16. JULI 2018

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Ersatz für Servomotoren


Asynchron-Trommelmotor mit integriertem Drehgeber und RS422-Schnittstelle

Vor zwei Jahren stellte die BDL Maschinenbaugesellschaft, Wassenberg, den ersten Trommelmotor mit integriertem Drehgeber vor. Die Entwicklung ging weiter: Mit neuen Asynchron-Trommelmotoren und einem neuartigen Drehgeber (Sensor Line Encoder) mit implementierter RS422-Schnittstelle können jetzt sogar Servomotoren ersetzt werden.

Einen „Meilenstein“ in der Antriebstechnik-Entwicklung hat die BDL Maschinenbaugesellschaft, Wassenberg, eigenem Bekunden nach mit ihrem neuen Asynchron-Trommelmotor gesetzt. Substitutionen sollen überall dort möglich sein, wo die Eigenschaften eines Servomotors gebraucht werden, nicht jedoch dessen Leistungsdichte. Eingesetzt werden können alle auf dem Markt verfügbaren Servosteuerungen mit RS422-kompatibler Schnittstelle. Zudem argumentiert BDL mit dem hohen Einsparungspotential seiner Entwicklung. Immerhin sind Servosysteme oft doppelt so teuer wie klassische Asynchronsysteme.

Neue Impulse
In Zusammenarbeit mit dem französischen Wälzlagerhersteller SNR hat BDL ein für Trommelmotoren geeignetes System entwickelt, welches auch unter den anspruchsvollen Bedingungen im Inneren des Trommelmotors exakte Impulse für die Steuerung des Motorstroms, der Geschwindigkeiten und der Position liefert.

Der „Sensor Line Encoder“ beinhaltet einen mehrpoligen Magnetring. Ein aktiver Miniatursensor von SNR liest die sich drehenden Multipole und liefert ein digitales Signal proportional zur Drehzahl. Der Drehgeber des BDL-Motors liefert zwei, um 90 Grad phasenverschobene Signale mit einer maximalen Impulszahl von 1.024 Inkrementen. In Abhängigkeit vom Durchmesser des Trommelmotors ergibt sich ohne Einsatz weiterer Steuerungstechnik eine Positioniergenauigkeit von mindestens 3,2 Millimetern beim TM80 mit 80 Millimeter Nenndurchmesser (TM 110 4,4 Millimeter, TM 135 5,3 Millimeter, TM 160 6,3 Millimeter). Diese Werte lassen sich allerdings noch deutlich verbessern, da die meisten derzeit eingesetzten Servosteuerungen standardmäßig über eine Vierfachauswertung verfügen, was sowohl die Meß- wie auch die Positioniergenauigkeit in etwa um den Faktor 4 erhöht. Benötigt wird diese Art der Drehüberwachung für ex-akte Produktvorschübe, wie sie in der Lebensmittelindustrie oder in Pick & Place-Anwendungen verlangt werden.

Logisches Interface
Zur elektronischen Störunterdrückung erzeugt auch die Ausgangsstufe invertierte Signale. Ein Null- oder Referenzimpuls vervollständigt das logische Interface. Die Schnittstelle entspricht dem Standard RS422 und läßt sich problemlos an Frequenzumrichter, Servoregler und speicherprogrammierbare Steuerungen anschließen. RS422-Schnittstellen sind für die serielle Hochgeschwindigkeitsdatenübertragung über große Entfernungen entwickelt worden und finden im industriellen Bereich zunehmend Verbreitung.

Der Empfänger wertet nur die Differenz zwischen beiden Leitungen aus, so daß Gleichtakt-Störungen auf der Übertragungsleitung nicht zu einer Verfälschung des Nutzsignals führen. Level-5-Kabel ermöglichen eine Datenübertragung über Distanzen von 1.200 Metern bei einer Geschwindigkeit von bis zu 100.000 Baud pro Sekunde. RS422-Sender stellen unter Last Ausgangspegel von +/- 2Volt zwischen den beiden Ausgängen zur Verfügung; die Empfänger erkennen Pegel von +/- 0,2 Volt noch als gültiges Signal.

Den Vorteil dieser neuen Trommelmotoren sieht BDL Entwicklungsleiter Froebus darin, daß sie ohne nennenswerte Anpassungen mit den weiteren Komponenten eines Steuerungssystems kommunizieren können. Schnittstellenfähige Trommelmotoren sind kompakt, steuerungstechnisch einfach zu implementieren und bieten ein hohes Maß an Hygiene und Schlagschutz.

Asynchron- oder Trommelmotor
Bei Förderband- und Materialvorschub-Antrieben im Maschinen- und Anlagenbau sind immer noch klassische Konstruktionsformen weit verbreitet. Sie bestehen aus einem seitlich oder unterhalb angebrachten klassischen Motor, Sekundärantrieb (Welle oder Kette) und der eigentlichen Förderrolle, die das Band antreibt oder Folien abwickelt. Diese Konstruktionsform ist aufwendig, kostenintensiv und eine potentielle Gefahr für Verunreinigungen. Trommelmotoren schließen jegliche Verunreinigungsgefahr aus, da es sich um geschlossene Systeme mit Schutzart IP66 handelt. Trommelmotoren integrieren den klassischen Motor, das Sekundärgetriebe und die Fördertrommel in einer hohlen Edelstahlrolle, wobei der innenliegende Motor die Trommel ins Rotieren bringt, die ihrerseits das Förderband antreibt. Die Folge: Antriebselemente müssen nicht mehr geschmiert werden.


Ausgabe:
lj 03/2003
Unternehmen:
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