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Antriebstechnik

Wie aus Konfektionsware Maßgeschneidertes wird

| Autor/ Redakteur: Rolf Gerhardt / Karin Pfeiffer

Ob Frequenzumrichter für die Produktion von Motorspindeln oder Servoverstärker mit eigener Steuerungskarte für eine Schraubsteuerung im Automobilbau: Sieb & Meyer skizziert, wie sich Standard-Komponenten individualisieren lassen.

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Ein Hersteller aus der Automobilbranche hat sich von Sieb & Meyer einen Servoverstärker für eine kompakte Schraubsteuerung als individuellen Antriebslösungen konzipieren lassen.
Ein Hersteller aus der Automobilbranche hat sich von Sieb & Meyer einen Servoverstärker für eine kompakte Schraubsteuerung als individuellen Antriebslösungen konzipieren lassen.
(Bild: Sieb & Meyer )

Bei speziellen Anwendungen stoßen Standard-Antriebskomponenten bekanntlich an ihre Grenzen. Was noch alles in Freqenzumrichtern, Servoverstärkern & Co. steckt, wenn Konzept und Lösungsansatz stimmen, zeigt Sieb & Meyer anhand seiner Maßanfertigungen, die alle auf Basis der etablierten Produktpalette entstehen. So hat der Lüneburger Spezialist für Antriebs- und Steuerungselektronik für einen internationalen Hersteller von Motorspindeln einen High-Speed-Frequenzumrichter konzipiert, der in puncto Regelungstechnik (Hard- und Software) auf der bewährten Serie SD2S aufbaut.

Der kompakte Frequenzumrichter sorgt für den sensorlosen Antrieb von Niedervolt-Bearbeitungsspindeln mit Asynchron- und Synchronmotoren. Um den weltweiten Einsatz zu ermöglichen, realisierte Sieb & Meyer einen Weitbereichseingang mit aktiver Leistungsfaktorkorrektur (PFC). Ein DC/DC-Wandler mit Hochfrequenztaktung begrenzt die maximale Ausgangsspannung. Im Vergleich zur bis dahin eingesetzten Antriebslösung erhöhte sich die Ausgangsleistung von ca. 160 VA auf 420 VA – bei gleichem Bauvolumen.

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Ein weiterer Frequenzumrichter – konzipiert für einen Hersteller von Leiterplatten-Bohrmaschinen – basiert auf dem Seriengerät FC2. Diese Lösung sollte sich optimal in die bestehende Maschinenkonstruktion integrieren lassen und bis zu acht Hochgeschwindigkeitsspindeln im Drehzahlbereich bis zu 480.000 min-1 sensorlos betreiben. Kein Problem für den FC2: Das Gerät ermöglicht es mittels Puls-Amplituden-Modulation (PAM), niederinduktive Asynchronmotoren ohne zusätzliche Motordrosseln bis zu einer Ausgangsfrequenz von 8.000 Hz (480.000 min-1) anzutreiben.

Der parallele Betrieb von bis zu 8 Asynchronmotoren und die separate Auswertung der Temperatursensoren sind bereits im Leistungsumfang des Standardgeräts enthalten. Sieb & Meyer passte die Netzteilelektronik und den konstruktiven Geräteaufbau an die Maschinenbedingungen an, dabei ließen sich sowohl Bauraum als auch Verdrahtungsaufwand reduzieren.

Servoverstärker als zentrale Baugruppe

Auch die Automobilbranche nutzt die individuellen Antriebslösungen von Sieb & Meyer. „Dieser Kunde wollte mit einer eigenen Steuerungskarte und einem zugekauften Servoverstärker eine kompakte Schraubsteuerung realisieren“, erinnert sich Torsten Blankenburg, Vorstand Technik bei Sieb & Meyer. „Der Servoverstärker sollte dabei als zentrale Baugruppe mit Versorgung der eigenen Steuerungskarte fungieren und zwei unterschiedliche Einbauvarianten unterstützen – im Schaltschrank mit eigenständigem Gehäuse und als offene Platine.“ Applikationsbedingt war eine hohe Überlastfähigkeit sowohl der Motoren als auch des treibenden Servoverstärkers notwendig. Trotzdem sollte das Bauvolumen möglichst gering bleiben. Die Datenübertragung der notwendigen Prozessdaten – wie das Drehmoment und der Drehwinkel – erfolgt in diesem Fall über das Motorkabel; dementsprechend sollte der Servoverstärker über die spezifischen Sensorschnittstellen verfügen.

Gemeinschaftlich entwickelten die Partner eine Systemlösung, bei der zum Beispiel die Schnittstellen für die Transducer-Auswertung aus anschlusstechnischen Gründen auf dem Servoverstärker platziert sind und nicht auf der Steuerungskarte. Die sechs unterschiedlichen Gerätevarianten basieren auf nur einem Leiterplattenlayout und unterschiedlichen Bestückungsvarianten, was eine größtmögliche Anzahl von Gleichteilen erlaubt. Das zusammen erarbeitete hard- und softwareseitige Interface zur Steuerungskarte ermöglicht einen flexiblen Zugriff auf den Servoverstärker. Somit lässt sich die Applikationssoftware einfach und eigenständig realisieren. Nachdem der Kunde auf dem US-Markt aktiv ist, wurde im Zuge der Geräteentwicklung auch eine UL-Zertifizierung durchgeführt. Und das alles aus einer Hand. Bei Sieb & Meyer sitzt die Expertise unter einem Dach – buchstäblich Maßfertigung.

* Rolf Gerhardt, Leiter Vertrieb Antriebselektronik bei Sieb & Meyer

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