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Positionierantriebe von Ebm-Papst – die Aufgabe bestimmt den Motor

Elektromotoren
Positionierantriebe von Ebm-Papst – die Aufgabe bestimmt den Motor

In der industriellen Automation, der Intralogistik aber auch in der Medizintechnik oder bei Systemen zur Zugangskontrolle sind Positionierantriebe im Einsatz. Dabei stellen die verschiedenartigen Anwendungen sehr unterschiedliche Anforderungen an die eingesetzte Technik. Und auch der Kostenfaktor spielt meist eine nicht unwesentliche Rolle. Kein Wunder also, dass sich bei Positionieraufgaben recht unterschiedliche Antriebslösungen finden, die allerdings auch immer spezifische Vor- und Nachteile haben.

Armin Pokorny (Markt Manager IDT), Patrick Schumacher (Leiter Produktmanagement IDT), ebm-papst in St. Georgen, Dr. Robert Michel (Markt Manager IDT), ebm-papst Service Center, St. Georgen

Je nach Komplexität und Anforderungen einer Positionieraufgabe haben sich unterschiedliche Antriebskonzepte etabliert. Zu den gängigsten gehören AC-Servos, DC-Motoren – entweder mit Bürsten oder bürstenlos mit elektronischer Kommutierung (BLDC) – oder auch Schrittmotoren. Für alle gibt es typische Einsatzbereiche, in denen sie ihre jeweiligen funktionsbedingten Vorteile ausspielen können.

AC-Servo- oder Schrittmotor?

AC-Servomotoren gelten als besonders leistungsstark und reaktionsschnell. Ein typisches Einsatzfeld finden sie wegen ihrer hohen Dynamik beispielsweise bei schnellen Bestückungsautomaten. Für viele Positionieraufgaben übersteigt ihre Leistungsfähigkeit die Anforderungen und die Antriebe sind daher für diese Applikationen überteuert. In „einfacheren“ Anwendungen findet man deshalb oft Schrittmotoren, die entweder mit offenem oder geschlossenem Regelkreis arbeiten. Bei offenem Regelkreis gibt es keine Positionsrückmeldung. Dabei wird der Motor meist überdimensioniert, um die Drehmomentanforderungen stets zu erfüllen und sicherzustellen, dass keine Schritte verloren gehen. Das spart zwar Sensorik ein, Anwender können jedoch nicht eindeutig erkennen, ob der Motor tatsächlich in die gewünschte Position gebracht wurde. Zudem benötigen die überdimensionierten Motoren viel Energie. Arbeiten Schrittmotoren im geschlossenen Regelkreis, also mit Positionsrückmeldung über einen Encoder, lässt sich die Drehmomentmarge reduzieren, weniger Energie wird erforderlich und die Motoren können wesentlich kleiner ausfallen. Solche leistungsmäßig auf die Anwendung angepassten Schrittmotoren sind allerdings nicht überlastfähig. Mit Wechselbelastungen kommen sie nicht klar, z. B. wenn auf einem Förderband unterschiedlich schwere Pakete transportiert werden. Bei einem Roboter oder Schwenkarm, der immer ungefähr gleich schwere Teile greift, können solche Antriebe aber durchaus die richtige Wahl sein. In einigen Bereichen sind allerdings die bei Schrittmotoren unvermeidbaren Geräusche im Hinblick auf den Arbeitsschutz nicht tolerierbar.

DC-Servomotoren sind ebenfalls häufig in Positionieranwendungen zu finden. Die elektronisch kommutierten Varianten kennen praktisch keinen Verschleiß und sind sehr langlebig. Durch die Schutzkleinspannung (24 VDC oder 48 VDC) ist sowohl der Anspruch an die Ausbildung der Personen, die einen solchen Antrieb installieren, als auch der Dokumentationsaufwand für den Anwender deutlich geringer als bei den bereits erwähnten AC-Servomotoren und die Antriebe bauen kleiner. Im Vergleich zu Schrittmotoren positionieren sie genauer, sind dynamischer sowie ausgesprochen leise und energieeffizient. Zudem lassen sich für die unterschiedlichsten Positionieraufgaben passende Antriebssysteme „von der Stange“ finden, was die Kosten für die leistungsfähigen Antriebe im Rahmen hält. Das beweist der Motorenspezialist ebm-papst mit seinem modularen ECI-Antriebssystem. Das Herzstück der Baureihe bilden die Innenläufermotoren mit Abgabeleistungen von 30 bis zu 750 W. Je nach Anwendung lassen sie sich individuell mit Regelelektronik, unterschiedlichen Getriebe-, Bremsen- und Encoder-Modulen kombinieren. Zudem ist in die Entwicklung dieses Baukastens viel Applikations-Know-how geflossen. Die Experten wissen, was die Anwender aus den unterschiedlichsten Branchen von der Automatisierungstechnik über die Logistik bis hin zur Medizintechnik brauchen. So sind präzise Bewegungen bei kleinen Drehzahlen ebenso möglich wie der schnelle Wechsel zu einem dynamischen Betrieb. Die Antriebe arbeiten mit hohen Wirkungsgraden und lassen sich auch bei beengten Einbauverhältnissen gut unterbringen. Die Aktivteile (bewickelter Stator und mit Magneten bestückter Läufer) sind lediglich 20, 40 oder in der leistungsstärksten Variante 60 mm kurz. Ausgestattet mit einem integrierten Elektronikmodul können viele intelligente Funktionen direkt im Antrieb realisiert werden. Die bisher erforderliche SPS wird entlastet oder kann im Idealfall komplett entfallen. Die Ansteuerung ist dabei über die digitalen und analogen Ein- und Ausgänge möglich. Der Integration in Industrie 4.0 Konzepte steht damit nichts im Weg.

Positionierantriebe mit breitem Einsatzspektrum

Typische Positionieranwendungen für die ECI-Antriebe gibt es viele. Ein Beispiel sind Werkstückträger-Transportsysteme, die Teile in der Produktion schnell und effizient von einem Montageschritt zum nächsten bringen. Dabei darf nichts ruckeln oder wackeln, damit empfindliche Produkte nicht beschädigt werden. In verschiedenen Anwendungen haben die ECI-Motoren mit integrierter Elektronik und Schneckengetriebe die ehemals eingesetzten AC-Getriebemotoren abgelöst. Anwender sparen dadurch bis zu 80% Energie. Die ECI-Motoren punkten zudem durch ihre Drehmomentregelung und die große Überlastfähigkeit. Da der Motor Drehmoment und Strom reguliert, können unterschiedlich schwere Werkstücke bei gleichbleibender Geschwindigkeit transportiert werden. Auch bei der Postsortierung in großen Logistikzentren haben die kompakten bürstenlosen Gleichstromantriebe an den Bändern, Schleusen und Weichen die früher üblichen AC-Motoren mit ihren großen Schaltschränken für die Regler abgelöst. Die ECI-Antriebe lassen sich einfach und platzsparend montieren und machen zudem aufwendige Pneumatiklösungen an Weichen oder Hubeinrichtungen überflüssig. Die industriegerecht ausgelegten Antriebe eignen sich für zahllose weitere Positionieranwendungen. (jg)

Mehr Informationen zu den Antriebslösungen von Ebm-Papst:

hier.pro/IfzVW

Kontakt:
Ebm-Papst St. Georgen GmbH & Co. KG
Hermann-Papst-Straße 1

78112 St. Georgen

Tel. +49 7724 81–0

info2@de.ebmpapst.com
www.ebmpapst.com



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