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DER KONSTRUKTEUR 5/2016

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ANTRIEBSTECHNIK 01 Die

ANTRIEBSTECHNIK 01 Die Vierpoltechnologie verleiht den Antrieben trotz kompakten Abmessungen ein hohes Dauerdrehmoment 03 In der druckfesten Kapselung sind DC-Servomotor und Motion Controller integriert Freiburg). Dabei kooperierten die Freiburger Mechatronikspezialisten eng mit den Antriebsexperten aus Schönaich, um ein exgeschütztes Antriebssystem – bestehend aus DC-Servomotor und Motion Controller – für eine Mikrozahnringpumpe zu entwickeln. Hier kam als dritter Partner der Pumpenspezialist HNP Mikrosysteme GmbH, Schwerin, ins Spiel. Das Unternehmen ist spezialisiert auf die Entwicklung und Herstellung von Mikrozahnringpumpen zur hochpräzisen Dosierung und Förderung kleinster Mengen niedrig- bis hochviskoser Flüssigkeiten und war nun an einer Weiterentwicklung interessiert. Die Pumpe, für die eine neue Antriebslösung gewünscht wurde, wird vorwiegend in verfahrenstechnischen Anlagen eingesetzt. Ihr Design und damit auch der Bauraum für den Antrieb war bereits vorgegeben. Durch den neuen ATEX-Motor mit integrierter Steuerung sollten nun diese, bereits im vielfachen Einsatz bewährten Pumpen noch leistungsfähiger und besser ansteuerbar werden. Außerdem wollte man den benötigten Einbauraum verringern, also möglichst die bisher externen Regelkomponenten einsparen. Eine integrierte Lösung war deshalb erforderlich. Standardkomponenten als Basis Grundlage für ihre Entwicklung bildete schließlich ein bürstenloser DC-Servomotor. 02 Motion Controller mit RS232- oder CANopen-Schnittstelle Für diese Auswahl sprachen gleich mehrere Argumente: So verleiht die Vierpoltechnologie diesen Antrieben ein hohes Dauerdrehmoment bei ruhigen Laufeigenschaften und geringem Geräuschpegel. Der modulare Aufbau ermöglicht den Einsatz unterschiedlicher Rotorkonzepte, über die sich eine optimale Anpassung des Drehmoments bei hohem oder niedrigen Drehzahlniveau realisieren lassen. Durch die elektronische Kommutierung ist die Lebensdauer im Vergleich zu mechanisch kommutierten Motoren um ein Vielfaches höher und dank der eingesetzten Hallsensoren können auch ohne zusätzlichen Encoder Drehzahlen bis ca. 3000 min -1 stabil geregelt werden. Das flexible Motorkonzept bietet zudem die Möglichkeit die Motoren mit unterschiedlichen Motion Controllern zu kombinieren. In der beschriebenen Pumpenanwendung wurde der DC-Servomotor z.B. mit einem Controller ergänzt, der über eine CANopen- oder RS232-Schnittstelle angesteuert wird. Ummantlung für die ATEX-Zulassung Für diese Kombination entwickelten die Mattke-Ingenieure ein druckfest gekapseltes Gehäuse, das es bisher in dieser Form am Markt noch nicht gab. Motion Controller und Motor sind dabei in einer speziellen Aufnahmevorrichtung eingebettet, die ihrerseits in einem vorn und hinten verschlossenen Metallrohr untergebracht ist. Dadurch sind keine umständlichen Ex- Schutzvorkehrungen für die sensible Elektronik des Servoreglers oder den Motor mehr notwendig. Außerdem werden so Signalverluste und Störungen vermieden, die durch lange Zuleitungen entstehen, wenn die Elektronik vom Motor getrennt außerhalb des Ex-Bereichs platziert werden muss. Das erleichtert sowohl dem Pumpenhersteller als auch dem Anwender das Leben, denn die, für die Pumpen meist vorgeschriebene, ATEX-Zertifizierung ist durch die Ummantelung des Antriebs keine Hürde mehr. Anwendungs- Dr. Michael Döppert, Chefredakteur Aus den Kundenanforderungen heraus definiert sich das passende Produkt – so sollte es sein – hier eine druckfest gekapselte dezentrale Antriebseinheit bestehend aus Servomotor und Motion Contoller. Individuelle Antriebslösungen, letztlich auch in Losgröße 1, sind eine der großen Herausforderungen für die Antriebstechnik. Skalierbare Modularität der Antriebskomponenten ist hier eine notwendige Voraussetzung. bereiche für den integrierten ATEX-Pumpenantrieb finden sich überall in der Verfahrenstechnik. So wurde der neue Antrieb gleich nach Fertigstellung in einer hermetisch inerten Mikrozahnringpumpe von HNP verbaut, die in einer Wasseraufbereitungsanlage Bleichlauge fördert. Diese konzentrierte, wässrige Lösung aus NaOCL wirkt hier als selektives Oxidations- und Desinfektionsmittel. Die Pumpe ermöglicht einen Volumenstrom von 0,48 ml/min bis 240 ml/min sowie Differenzdrücke von 0 bis 10 bar. Bilder: Bilder 1 bis 3 Faulhaber; Aufmacher und Einklinker, Mattke www.faulhaber.com STATEMENT 14 Der Konstrukteur 5/2016

ANTRIEBSTECHNIK Robuste einstufige Stirnradgetriebe für Pumpen, Lüfter und Mischer Die neue Serie einstufiger Stirnradgetriebe im Nordbloc.1-Leichtmetallgehäuse von Nord Drivesystems eignet sich vor allem für Pumpen-, Mischer-, Lüfter- und Intralogistik-Anwendungen und wurde in enger Zusammenarbeit mit namhaften Herstellern dieser Bereiche entwickelt. Die Neuentwicklung bietet vor allem eine hohe Drehsteifigkeit – ihre robuste Auslegung hat sich in gründlicher Erprobung bereits bewährt, z. B. im praxisnahen Testbetrieb mit schlagartig erhöhten Pumpendrücken und Wellenschlägen. In schnell laufenden Anwendungen sind die Stirnradgetriebe mit Übersetzungsverhältnis von 1 bis 10 eine kraftvollere Lösung als zweistufige Alternativen. Material und hohe Fertigungsqualität sorgen darüber hinaus für ein geringes Gewicht sowie einen geräuscharmen und effizienten Lauf der Getriebe. Sie sind mit der Oberflächenbehandlung NSD TUPH erhältlich, die sie korrosionsbeständig macht. Auch ein Einsatz in aggressiver Umgebungsatmosphäre ist so dauerhaft unproblematisch. Mit Optionen zum IEC- und Nema-Motoranbau sowie zahlreichen Ausstattungsvarianten für Wellen, Lager und Schmierung sind anwendungsspezifische Auslegungen möglich. Verfügbar sind die Nordbloc.1-Produkte zunächst in fünf Baugrößen. www.nord.com Motion Controller: Mehrachsregelung in Echtzeit Der Motion Controller Platinum Maestro von Elmo Motion Control erweitert und verbessert die Leistungsfähigkeit der Bewegungssteuerung von Maschinen. Er bietet viele Schnittstellen und ermöglicht schnelle und einfache Maschinenbearbeitungsprozesse, stabilen Durchsatz und dauerhafte Zuverlässigkeit. Der Controller erlaubt eine Mehrachsregelung in Echtzeit sowie Motion-Blending, also überlagerte Bewegungen, Echtzeit-Updates von Zielpositionen, 1D-, 2D- und 3D-hochauflösende Positionsfehlerkorrektur, elektronische Kurvenscheiben, Smart-Gearing, hohe mehrteilige Bewegungssegmente und Bahnkurven, Interpolationen mit Polynomen bis 7. Ordnung sowie Position Velocity Time, Position Time und Spline-Profilierung für eine ruckfreie Bewegung. Integriert ist ein Dual-Core Prozessor (2 x 1,5 GHz) mit RAM, ROM, und SD-Karte sowie Onboard-Peripheriegeräten. Der Ethercat-Netzwerkanschluss ermöglicht eine genaue und schnelle Maschinenbewegung. www.elmomc.com Frequenzumrichter mit Leistungen bis 90 kW Das Unternehmen Parker Hannifin erweitert seine Frequenz umrichter- Baureihe AC10 mit IP66/ NEMA 4x Schutzgehäuse um Geräte mit Leistungen bis 90 kW. Als einer der kleinsten Umrichter auf dem Markt überzeugt der AC10 IP66 im Leistungsbereich von 0,4 bis 90 kW mit einfacher Motorsteuerung für die Drehzahl- oder Momentenregelung von Alltagsanwendungen. Aufgrund des IP66-Schutzgehäuses können die Umrichter sowohl bei Anwendungen im Innen- als auch im Außenbereich eingesetzt werden, z. B. in Wash-down-Bereichen in der Lebensmittel- und Getränkeindustrie, auf Abfallverwertungsanlagen oder Dachaufbauten. Zudem bietet der Umrichter sensorlosen Vektorbetrieb, Ausgangsfrequenzen bis 590 Hz und eine dreiphasige 230- bis 400-V-Versorgung für alle Baugrößen. Durch eine integrierte Tastatur lassen sich Installation, Konfiguration und Inbetriebnahme einfach und zeitsparend durchführen. www.parker.com Berechnungs-Tool zur Auslegung von Linearmotoren Für die Linearmotorenauslegung stellt Tecnotion ein Tool zur Verfügung, mit dem die Motoren des Unternehmens auf die individuellen Anforderungen einer Applikation geprüft werden können. Eine Vorauswahl des Linearmotors kann oftmals aufgrund der benötigten Kräfte mithilfe der Datenblätter geschehen. Wählt man den gewünschten Motor im Auslegungstool aus, werden automatisch die Motorspezifikationen übernommen. Anschließend können die Anwender ihre spezi fischen Anforderungen eingeben: Hub, bewegte Masse oder Beschleunigungszeit. Auf Grundlage der eingegebenen Daten berechnet das Tool die Performance des Motors und stellt diese grafisch dar. Unter anderem stehen Übersichten zur Verfahrgeschwindigkeit, zum benötigten Strom oder ein F/v-Diagramm zur Verfügung. Hilfreich ist auch die Angabe der Spulentemperatur: Sie gibt Aufschluss darüber, ob der Motor in der Applikation noch Leistungsreserven hätte. Das Tool steht kostenlos im Downloadbereich der Unternehmensseite bereit. www.tecnotion.de Der Konstrukteur 5/2016 15

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