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SPS 2019

Neun Neuheiten aus der elektrischen Antriebstechnik

| Redakteur: Lilli Bähr

Vom 26. bis 28. November findet die Automatisierungsmesse SPS 2019 in Nürnberg statt. Wir zeigen Ihnen hierzu den ersten Teil der Neuheiten aus dem Bereich der elektrischen Antriebstechnik.

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Das neue Pulsinjektionsverfahren von Kostal ermöglicht eine sensorlose Motorregelung.
Das neue Pulsinjektionsverfahren von Kostal ermöglicht eine sensorlose Motorregelung.
(Bild: Kostal)

1. Regelungsverfahren für alle Synchronmotortypen

Die Kostal Industrie Elektrik GmbH zeigt auf der diesjährigen SPS in Nürnberg, wie sie die dezentrale Antriebstechnik weiter ausbaut. Im Mittelpunkt des Messestands steht dabei das neue Pulsinjektionsverfahren. Dieses neue Regelungsverfahren unterstützt alle Synchronmotortypen – von permanenterregten Motoren bis hin zu reinen Reluktanzmaschinen – sowie Motoren mit konzentrierten und verteilten Wicklungen.

Wirkungsgrade bis zu IE5
Dabei können laut Unternehmen maximale Wirkungsgrade bis zu IE5 erzielt werden. Eine Besonderheit stellt der erweiterte Drehzahlstellbereich bis hin zum Stillstand dar, wobei das Verfahren auch bei beliebig hohen Überlasten noch sicher und zuverlässig funktionieren soll.

Besucher haben die Möglichkeit, das Pulsinjektionsverfahren am Messestand „zum Anfassen“ zu erleben. Neben diesem technologischen Highlight können die Besucher bei Kostal die Bandbreite der Einsatzmöglichkeiten der Inveor-Antriebsegler anhand von verschiedenen Applikationsinseln erfahren. Im Bereich der Pumpen etwa werden Anwendungen gezeigt, bei denen es auf ganz unterschiedliche Anforderungen des Antriebsreglers ankommt. Während bei der Exzenterschneckenpumpe größte Genauigkeit auch bei niedrigen Drehzahlen gefragt ist, ist beim Mehrpumpenbetrieb die Vernetzbarkeit mehrerer Pumpen und deren Steuerung als Master und Slave durch den Antriebsregler entscheidend.

Auch in den Bereichen Transport + Logistik sowie für die mobilen Anwendungen zeigt das Unternehmen seine Kompetenz in der dezentralen Antriebstechnik mit passenden Applikationen und Lösungen auf der Basis des Inveor-Antriebsreglerportfolios.
Kostal Industrie Elektrik auf der SPS 2019: Halle 3A, Stand 310

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2. Betrieb von Frequenzumrichtern simulieren

Sieb & Meyer hat den Motor Analyzer weiterentwickelt – das Tool unterstützt nun unter anderem zusätzliche Motortypen, Ausgangsfilter und Betriebsarten. Das Softwaretool ist eine Funktion der Parametrier- und Inbetriebnahme-Software Drivemaster 2, die erfahrene Anwender und Entwickler während der Projektierungsphase unterstützen soll. Abhängig vom jeweiligen Frequenzumrichter sind aussagekräftige Simulationen der Betriebspunkte und der zu erwartenden Rippelströme möglich.

Der Motor Analyzer lässt sich nicht mehr nur für permanenterregte Synchronmotoren (PMSM) nutzen, sondern auch für asynchrone Käfigläufermotoren (ACIM). Hierbei ist es möglich, sowohl den motorischen als auch den generatorischen Betrieb zu simulieren. Bezüglich der Endstufentopologie lassen sich Frequenzumrichter mit 2- oder 3-Level-Endstufe simulieren. Darüber hinaus kann das Tool nun auch mögliche Ausgangsfilter wie Motordrosseln und Sinusfilter berücksichtigen. Für eine komfortable Auswertung hat Sieb & Meyer den Parameterexport erweitert: Dieser erfolgt umfänglich als HTML-Export, Motorströme bzw. -spannungen lassen sich als CSV-Dateien exportieren.

Mithilfe des neuen Motor Analyzers können Anwender Betriebspunkte wie Drehzahl, Leistung oder Drehmoment unter Berücksichtigung der zur Verfügung stehenden Motordaten, der Netzspannungen und der Eigenschaften des Frequenzumrichters verifizieren – und zwar schon vor der tatsächlichen Umsetzung.
Sieb & Meyer auf der SPS 2019: Halle 4, Stand 230

3. Motorspindeln und Umrichter für mehr Leistung

Die neuen Hochfrequenz-Motorspindeln 4033 ER8 von Sycotec weisen laut Unternehmen ein geringes Gewicht, kompakte Maße und eine hohe Leistung auf.

Die Highlights sind dem Hersteller zufolge die beiden Varianten der HF-Motorspindeln 4033 ER8. Je nach Anforderung kann das Modell mit einem 3-Phasen-Asynchronmotor (Type 4033 AC-ER8) oder einem Drehstromsynchronmotor (Type 4033 DC-T-ER8) ausgelegt werden.

Der Drehzahlbereich liegt beim Drehstromsynchronmotor zwischen 6000 min–1 bis 60.000 min–1, beim Asynchronmotor sogar bei 6000 min–1 bis 100.000 min–1. Die DC-T-Version erreicht bereits im niedrigen bzw. mittleren Drehzahlbereich von 15.000 min–1 bis 50.000 min–1 eine hohe Leistung von bis zu maximal 900 W.

Gegenüber den bereits etablierten HF-Motorspindeln 4026 und 4029 zeichnen sich die beiden neuen Modelle dem Unternehmen zufolge durch eine dreimal höhere Belastbarkeit bei bis zu 200 % höherer Maximalleistung aus. Die vergleichsweise kleine zu bewegende Masse sowie geringere Trägheitskräfte eröffnen zusätzliche Spielräume für hochdynamische Bearbeitungsvorgänge und sollen ein ebenso flexibles wie effizientes Arbeiten ermöglichen. All das macht die HF-Motorspindeln 4033 ER8 zur idealen Wahl für alle Anwendungen, die hohe Kräfte bei einer kurzen Spindellänge von nur 103 mm bzw. 129 mm erfordern.

Außerdem bietet das Unternehmen die Hochfrequenz-Umrichter Easy Drive 4624, 4625 und 4626 an. Durch den Betrieb der Hochfrequenz-Umrichter kann das maximale Drehmoment im unteren Drehzahlbereich bei allen Sycotec-Motorspindeln im Kleinspannungsbereich (unter 50 V AC und 70 V DC Betriebsspannung) um bis zu 40 % gesteigert werden.
Sycotec auf der SPS 2019: Halle 4, Stand 540

4. Einachsiger PWM-Digitalantrieb für Motion Control

Aerotech präsentiert seinen dritten PWM-Digitalantriebsregler: Der XC2 PWM ist ein leistungsstarker Einachsen-Motorantrieb mit schmalem Kompaktgehäuse für Motion-Control-Anwendungen. Der XC2 ist mit der Motion-Plattform „Automation 3200“ kompatibel, die den Hyper-Wire-Motion-Bus (Glasfaserschnittstelle) verwendet. Er kann bürstenlose und bürstenbehaftete Gleichstrommotoren, Schwingspulen- oder Schrittmotoren mit einer Betriebsspannung von bis zu 100 V Gleichstrom und einer Spitzenstromkapazität von 10 A steuern. Digital geschlossene Strom- und Servoregelschleifen sollen für Positioniergenauigkeit und Geschwindigkeitsstabilität sorgen. So sind Regelbandbreiten von bis zu 20 kHz möglich bei gleichzeitiger Steuerung digitaler und analoger Ein- und Ausgänge, paralleler Datenerfassung, Prozesssteuerung und Encoder-Interpolation – in Echtzeit. Standardmäßig verfügt der XC2 über STO (Safe Torque Off), also eine Abschaltung des Antriebsmoments bei Wartungsarbeiten. Weitere Eigenschaften sind ein Datenarray mit über 4 Millionen 32-Bit-Elementen, dedizierte Eingänge für Referenz- und Endschaltersignale sowie eine verbesserte Stromüberwachung. Es werden Rechteck-, Sinus- und Absolut-Encoder unterstützt. Dabei akzeptiert der Antriebsregler Rechteck-Encodersignale mit bis zu 40 Millionen Impulsen pro Sekunde. Sinus-Encoder-Signale können für eine hochauflösende Positionsrückmeldung mit einem Faktor von bis zu 16.384 (14 Bit) interpoliert werden.
Aerotech auf der SPS 2019: Halle 1, Stand 122

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5. Condition Monitoring für Positionierantriebe

Lenord + Bauer macht Verpackungsmaschinen fit für Industrie 4.0. Der Spezialist für Bewegungssensorik und integrierte Antriebstechnik erweitert sein Produktportfolio um eine dezentrale Steuereinheit, die den Remote-Zugriff auf Positionierantriebe ermöglicht. So ergeben sich neue Möglichkeiten für das Condition Monitoring per Fernzugriff.

Ein aktives Condition Monitoring wird mit dem SeGMo-System des Unternehmens möglich. Es besteht aus Positionierantrieben namens SeGMo, der Steuereinheit SeGMo-Box und der zugehörigen schleppkettentauglichen Hybridkabellösung. Bis zu 17 Positionierantriebe können mit der modularen SeGMo-Box verwaltet werden. Dabei bieten die zwei Gehäusevarianten vier oder neun Steckplätze, die frei wählbar bestückt werden können. Die Box kann über COM-Module erweitert werden. Die Positionierantriebe überwachen intern Daten wie Motorstrom, Geschwindigkeit und Temperatur. Im Fehlerfall geben sie Meldungen und Alarme aus und warnen das Bedienpersonal. Dieses kann das Betriebsverhalten der Maschine nachverfolgen und bei Bedarf Gegenmaßnahmen einleiten.

Neben der Überwachung durch die SPS kann der Anwender mit Hilfe eines Web-Servers auf das SeGMo-System Remote zugreifen und Zustandsdaten der Positionierantriebe visualisieren. Dieser stellt einen separaten Kommunikationskanal bereit, der die relevanten Daten unabhängig vom Echtzeitbus zur Verfügung stellt. Das soll die laufzeitkritische Anlagensteuerung vor Einflüssen durch Fernzugriffe schützen und einen vollständigen Überblick über die Maschine ermöglichen.

Dank des integrierten absoluten Multiturngebers kennt der Antrieb jederzeit seine aktuelle Position. Selbst bei einer Fehleingabe werden eingestellte Grenzwerte laut Hersteller nicht überschritten.
Lenord + Bauer auf der SPS 2019: Halle 7A, Stand 210

6. Vier Baugrößen mit integrierter Regelelektronik

Eine kompakte Antriebslösung für viele Ein- und Mehrachsen-Anwendungen in der Lebensmittel-, Förder- und Mischtechnik sind die Synchronantriebe der Baureihe HFI von Engel Elektroantriebe. Ausgestattet mit einer integrierten Regelelektronik und einer STO-Sicherheitsfunktion stehen sie mit Nennleistungen bis rund 600 W und mit Nenndrehmomenten bis 1,8 Nm zur Verfügung. Auf der diesjährigen SPS in Nürnberg bilden die HFI-Antriebe den Schwerpunkt im Ausstellungsprogramm des Herstellers.

Diese jüngste Baureihe im Sortiment des Unternehmens besteht aus Synchronantrieben in vier Baugrößen mit integrierter Regelelektronik, die in Flanschmaßen 47 mm, 55 mm, 65 mm und 75 mm sowie in jeweils zwei Systemlängen pro Größe angeboten werden.

Die Synchronantriebe der HFI-Baureihe setzen auf der bewährten HBI-Serie des Herstellers auf. Im Vergleich zu den Vorgängern punkten die HFIs baugrößenabhängig mit 10 % bis 15 % mehr Leistung bzw. Drehmoment und bieten außerdem erweiterte Möglichkeiten in punkto Feldbus-Kommunikation. So lassen sich die Antriebe wahlweise in Netzwerke wie Ethercat, Canopen, Profinet oder EtherNet/IP einbinden.

Für sicherheitsrelevante Anwendungen, in denen Gefahren und Risiken für den Bediener einer Maschine oder Anlage sicher ausgeschlossen werden müssen, bietet die Sicherheitsfunktion STO eine Lösung.

Die bürstenlosen Drehstrom-Synchronantriebe sind ausgelegt für den Betrieb an 24 V und 48 V, und werden auf Wunsch der Kunden auch mit passenden Planetengetrieben und Haltebremsen ergänzt. Außerdem besteht auch die Möglichkeit kundenspezifischer Anpassungen oder Sonderlösungen.
Engel Elektroantriebe auf der SPS 2019: Halle 1, Stand 535

7. Kompakter Antrieb für autonomen Roboter

In diesem Jahr stellt Groschopp ein ganz besonderes Projekt in den Fokus seines Messeauftritts auf der SPS: einen intelligenten Müllroboter. Dessen Hauptachse wird von zwei elektronisch kommutierten Niederspannungsservomotoren vom Typ EGK 48-60 aus der Black-Panther-Serie von Groschopp angetrieben. Der Roboter entstand im Rahmen eines studentischen Forschungsprojekts an der Universität von Novi Sad, Serbien. Darüber hinaus stehen am Stand kundenspezifische Lösungen im Mittelpunkt.

Bei der Entwicklung des autonomen Roboters hatten die Studenten der Technischen Fakultät völlig freie Hand. Sie konstruierten, fertigten und programmierten ihn komplett in Eigenregie. Der Roboter ist mit zwei Kameras ausgerüstet und so programmiert, dass er Abfallreste eigenständig erkennt und automatisch beseitigt. Hierbei sind eine möglichst ruckfreie Bewegung des Roboters sowie seine präzise Positionierung entscheidend. Die Servomotoren der EGK-Baureihe, die die Hauptachse zusammen mit einem Schneckengetriebe antreiben, eignen sich zu diesem Zweck.

EGK-Motoren sind klein, flexibel konfigurierbar und leistungsstark. Sie agieren mit einem kompakten Servoregler, der sich auch in den Motor integrieren lässt und infolgedessen wenig Bauraum benötigt. Da der EGK 48-60 und seine Leistungselektronik bereits ab einer Versorgungsspannung von 9 V funktionieren, bietet er sich ideal für mobile Anwendungen an.

Zudem lässt sich die Antriebslösung laut Unternehmen dank ihrer frei programmierbaren Software und den vielen elektronischen und konstruktiven Optionen an jede Anwendung anpassen. Die Windows-basierte Bedienoberfläche der Programmiersoftware soll dabei die Parametrierung des Antriebs erleichtern.
Groschopp auf der SPS 2019: Halle 1, Stand 358

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8. Mit bis zu 500 Sterilisationszyklen

Portescap bietet neue bürstenlose, genutete Motoren für chirurgische Anwendungen. Diese 15 Motoren stellen die neue SM-Serie des Unternehmens dar, die entwickelt wurde, um die hohen Anforderungen an chirurgische Geräte zu einem kostengünstigeren Preis zu erfüllen.

Diese Motoren nutzen den sterilisierbaren Designansatz von Portescap und das Fachwissen über chirurgische Anwendungen, um eine zuverlässige Lösung für Hersteller von chirurgischen Geräten anzubieten. Die Motoren wurden optimiert für Anwendungen mit strombetriebenen Tackern, orthopädischen Werkzeugen für große und kleine Knochen, Arthroskopie-Shavern, HNO-Microdebridern und Hochgeschwindigkeits-Neuro-Bohrern. Sie eignen sich laut Hersteller auch für traditionelle chirurgische Werkzeuge sowie für robotergestützte chirurgische Geräte und können mit einem sterilisierbaren Controller des Herstellers für batteriebetriebene Anwendungen kombiniert werden.

Die SM-Motoren wurden laut Unternehmen so entwickelt und getestet, dass sie bis zu 500 Sterilisationszyklen standhalten. Die kleinen Motoren bieten Durchmesser von 1,27 cm bis 3,12 cm, Drehzahlen bis zu 97.000 min–1 und Drehmomente bis zu 123,6 mNm. Sie sind leicht, geräusch- und vibrationsarm. So sollen die taktile Rückmeldung und die Kontrolle des Chirurgen auch bei schwierigen chirurgischen Eingriffen optimiert werden. Standardprototypen sind innerhalb von zwei Wochen erhältlich. Auf diese Weise können Partner schnell mit den Tests beginnen und ihre Markteinführungszeit verkürzen. Die F&E-Ingenieure des Unternehmens sind eigenen Angaben zufolge mit der Integration von Medizinprodukten bestens vertraut und arbeiten gerne für Partner, die kundenspezifische Lösungen benötigen.
Portescap auf der SPS 2019: Halle 1, Stand 655

9. Dynamisch und hoch performant

Ancon bietet Green-Drive-Linearmotoren des Herstellers Nilab in drei Ausführungen und drei Längen an. Ihre hohe Dynamik erzielen die Linearmotoren durch den tubularen Direktantrieb mit Permanentmagnet und die Hochleistungsgleitlager. Der Antriebsstrang besteht aus einem NIRO-Stahlläufer aus AISI 304 und einem IP65-Gehäuse mit Motorwicklung und Elektronik. Darüber hinaus verfügen die Aktuatoren über Positions- und Temperatursensoren, Interpolationselektronik und ein Electronic Data Sheet (EDS).

Durch den verschleißfreien Aufbau und den eingebauten 1 Vss-Geber sind die Green-Drive-Aktuatoren kostengünstig. Ancon führt neben dem Green-Drive-Standard auch die Varianten Green-Drive-ISO und Green-Drive-Hygienic im Portfolio. Die dreiphasigen Motoren können an den meisten handelsüblichen Servoreglern betrieben werden und sollen sich deshalb ohne großen Aufwand in Anwendungen in den unterschiedlichsten Industriebereichen integrieren lassen. Zu den Einsatzgebieten der tubularen Linearmotoren zählen neben Werkzeugmaschinen auch Anlagen in der holzverarbeitenden Industrie, in der Papier-Industrie, der Getränke-Industrie sowie in der Lebensmittel- und Pharma-Industrie.

Der Standard-Motor soll mit einer Nennkraft von 269 N und einer Spitzenkraft von 1750 N die energieeffiziente Alternative zu dynamischen Pneumatik-Zylindern sein. Dagegen zeichnet sich der Green Drive ISO durch seine Flanschkompatibilität zu ISO-Pneumatik-Zylindern aus. Für Applikationen in der Lebensmittel- und Pharma-Industrie bietet Ancon den Green Drive Hygienic an.

Alle Motortypen sind mit unterschiedlichen Hüben und verschiedenen Lageregelungs-Optionen erhältlich.
Nilab auf der SPS 2019: Halle 3, Stand 470

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