Expertendiskussion: Welche Vorteile bieten Highspeed-Antriebe? Kleiner, schneller, effizienter - wirautomatisierer

Expertendiskussion: Welche Vorteile bieten Highspeed-Antriebe?

Kleiner, schneller, effizienter

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In der Antriebstechnik geht der Trend hin zu immer schnelleren Antrieben, denn viele Prozesse erfordern sehr schnell drehende Antriebe. Hochdrehzahlanwendungen bringen technische und wirtschaft-liche Vorteile. So ermöglichen sie in Werkzeugmaschinen das High-Speed-Cutting, das eine verbesserte Schnittqualität bei gleichzeitig verringerter Bearbeitungszeit ermöglicht. Des Weiteren ist eine Leistungssteigerung durch Reduzierung des Bauraumes möglich.

Der Autor:Johannes Gillar, freier Journalist, Leinfelden-Echterdingen, im Auftrag der elektro AUTOMATION

elektro AUTOMATION: In der Antriebstechnik geht der Trend hin zu immer schnelleren Antrieben. Welche Gründe gibt es für diese Entwicklung?
Ulrich Arlt (Rockwell Automation): Viele Prozesse erfordern den Einsatz sehr schnell drehender Antriebe. Prinzipiell geht es dabei um deutliche Prozessverbesserungen im Sinne von Geschwindigkeit und Qualität. Eine höhere Dynamik geht dabei einher mit höherer Genauigkeit. Schnell drehende Antriebe machen den Einsatz mehrerer voneinander getrennter Servoantriebe bei großen Maschinen mit hoher Achsanzahl und hohem Energieverbrauch nicht mehr erforderlich. Mit dem Kinetix 5700 von Rockwell Automation steht dem Maschinenbau zum Beispiel eine einheitliche Plattform zur Verfügung.
Michael Baumgartner (maxon motor): Hier sind zwei Gründe entscheidend. Einerseits besteht schon seit vielen Jahren ein Bedarf an hohen Drehzahlen auf dem Medizin- und Industrie-Markt. So etwa beim Zahnarzt. Für seine Geräte benötigt er Drehzahlen von rund 100.000 m-1. Bisher wurde das mit lauten Luftturbinen erreicht oder mit elektrischen Motoren bei denen die Drehzahl mit einer Übersetzung erhöht wurde. Das ist nicht sehr effizient und teuer. Andererseits sind wir bei maxon motor heute durch unsere langjährige Erfahrung im BLDC-Motor-Bereich in der Lage, Motoren mit solch hohen Drehzahlen herzustellen.
Torsten Blankenburg (Sieb & Meyer): Die Gründe hierfür sind vielfältig und oftmals applikationsspezifisch. Im Bereich der zerspanenden Bearbeitung sind es zum Beispiel die kleiner werdenden Bearbeitungswerkzeuge, die zum Erreichen der notwendigen Schnittgeschwindigkeiten höhere Drehzahlen benötigen. Bei Kompressoren und Verdichtern sind durch höhere Drehzahlen Reduzierungen des Bauvolumens realisierbar. Letztendlich sind die treibenden Argumente oftmals verbunden mit der Steigerung der Systemeffizienz, der Bearbeitungsqualität und der Produktivität.
Dr. Carsten Rebbereh (Siemens): Highspeed-Antriebe sind beliebt, weil hohe Drehzahlen kleine, kompakte Motoren und Antriebe erlauben. Dadurch lassen sich Anwendungen, die eine hohe Leistungsdichte erfordern, optimieren. Allgemein lässt sich ein Trend zu Antrieben erkennen, die auf spezielle Anwendungen zugeschnitten sind. Dies führt zu einer starken Diversifizierung zwischen den Antrieben. Nicht nur Highspeed-Antriebe werden stark nachgefragt, sondern z.B. auch die langsamen, getriebelosen Torque-Antriebe.
Benjamin Schäfer (Hiwin): Zeit ist Geld, das gilt auch in der Antriebstechnik. Um in einem Markt mit hohen Lohnkosten zu bestehen, müssen möglichst viele Arbeitsgänge automatisiert werden. Damit diese oft sehr hohen Investitionen auch zum wirtschaftlichen Erfolg führen, muss ein möglichst hoher Output bei gleichzeitig minimalen Taktzeiten erzielt werden. Die Prozesse werden also immer schneller und fordern somit immer schnellere Antriebskonzepte.
Norbert Schwabbauer (KEB): Motor für den Einsatz von Highspeed-Antrieben sind stetig steigende Anforderungen an die Produktionseffizienz und Produktqualität, wie reduzierte Toleranz, höhere Oberflächengüte aber auch damit mögliche Prozessänderungen in der Be- und Verarbeitung von Materialien. Am Beispiel kleiner CNC-Maschinen für Produkte der Dental- oder Medizintechnik wird deutlich, wie geringe Werkzeugdurchmesser immer höhere Drehzahlen notwendig machen – kurz: das Produkt aus Drehmoment und Drehzahl bestimmt die Wellenleistung. Hinzu kommen Anforderungen an den Bauraum. In letzter Konsequenz wird eine adäquate Wellenleistung nur durch Erhöhung der Drehzahlen erreicht.
Thomas Stach (LTI Motion): In vielen Bereichen ist hinlänglich bekannt, dass höhere Drehzahlen zu höherer Performance führen. Jedoch ermöglicht es erst der technische Fortschritt, in immer höhere Drehzahlbereiche vorzudringen. Grund sind leistungsfähigere Prozessoren, innovative Endstufenkonzepte mit verlustärmeren Bauelementen, neue Materialien in der Motortechnik und serienmäßig einsetzbare Lagertechnologien für höchste Geschwindigkeiten. Das alles immer öfter auch mit integrierten Sicherheitsfunktionalitäten gemäß Maschinenrichtlinie.
Marc Vathauer (MSF Vathauer): Ein Grund ist der Produktdurchsatz pro Stunde, etwa in der Fördertechnik sowie bei Werkzeug- und CNC-Maschinen, die zu den Zielbranchen von MSF Vathauer gehören. Dadurch werden die Fördergeschwindigkeiten immer höher bei gleichbleibenden Gewichten. Das heißt, die Antriebe müssen immer dynamischer arbeiten, was auch zu einer dynamischeren Kommunikation führt, es gehen also immer mehr Daten zwischen Produkt, Anlage und Antrieb hin und her. Letztendlich ist das einfach ein Wandel der Zeit. Schnellere und präzisere Antriebe setzt man aber nicht nur in der Fördertechnik sondern auch in der Verpackungs- oder der Prozesstechnik ein. Das liegt daran, dass bedingt durch immer leistungsfähigere Maschinen Bearbeitungsgeschwindigkeit und Genauigkeit immer weiter zunehmen.
elektro AUTOMATION: Welche technischen Herausforderungen gilt es für die Hersteller von Highspeed-Antrieben zu meistern? Und wo liegen die Grenzen in Sachen Leistung?
Arlt (Rockwell Automation): Es gilt weitläufig die Meinung ‚je schneller desto wärmer‘. Das heißt, je höher die Wärmeentwicklung von Leistungsschaltern, desto mehr Wärme muss abgeführt werden. Für gewöhnlich kommen hierbei Lüfter zum Einsatz, was den Platzbedarf erhöht. Rockwell Automation beweist mit dem Servoantrieb Kinetix, das diese jedoch auch auf kleinem Bauraum untergebracht werden können.
Baumgartner (maxon motor): Die größten Herausforderungen sind Erwärmung und Vibration. Die Erwärmung können wir tief halten durch unsere Wicklungstechnolgie und durch den Einsatz von hochwertigen Blechen im magnetischen Rückschluss. Auch die Vibrationen müssen bei hohen Drehzahlen von über 100.000 m-1 tief bleiben. Ansonsten entstehen Geräusche oder sogar Kugellagerschäden. Entscheidend ist hier ein perfektes Zusammenspiel von Rotor, Wicklung und Lagerung. Die Grenzen der Leistung welche der Antrieb generiert, werden durch die maximal zulässige Temperatur und die Größe des Antriebs limitiert. Zurzeit liefert ein bürstenloser maxon ECX Speed 22 (Ø 22mm) Motor eine maximale Dauerleistung von 233 W.
Blankenburg (Sieb & Meyer): Die Herausforderungen liegen auf der einen Seite im Frequenzumrichter selbst, da zur Realisierung der hohen Drehfeldfrequenzen ein Augenmerk auf die notwendige dynamische Regelungstechnik sowie die dazugehörige Leistungselektronik gelegt werden muss. Auf der anderen Seite stehen die Highspeed-Motoren im Fokus, da diese aufgrund der hohen Leistungsdichte mit möglichst geringen Umrichter-bedingten Zusatzverlusten betrieben werden müssen. Eigentlich gibt es keine wirkliche leistungsseitige Begrenzung, da man von High-Speed immer die Parameter Drehzahl und Leistung definiert. Im Fall einer Applikation mit 300.000 min-1 bei 1 kW spricht man genauso von High-Speed wie bei einer Applikation mit 30.000 min-1 und 200 kW. In beiden Fällen bewegt man sich aufgrund der resultierenden Umfangsgeschwindigkeiten der Rotoren in materialseitigen Grenzbereichen.
Dr. Rebbereh (Siemens): Die größte und zugleich spannendste Herausforderung bei Highspeed-Antrieben ist die Optimierung. Die optimale Drehzahl ergibt sich aus Faktoren wie Baugröße, gewünschter Leistung, Systemkosten, Wirkungsgrad, Verfügbarkeit und vielen mehr. Mit zunehmender Drehzahl steigen die mechanischen und elektrischen Anforderungen. Ein Antrieb mit hoher Drehzahl erfordert gute Lagerung, präzise Fertigung und hohe Schwingungsstabilität. Die Leistung wird durch die Vorgaben der Applikation begrenzt.
Schäfer (Hiwin): Die Herausforderung ist immer das Gesamtsystem. Wir verfügen heute schon über ein breites Sortiment an Highspeed-Linearmotoren, Geschwindigkeiten von über 20 m/s und Leistungen bis 100 kW sind mit vielen Motoren prinzipiell kein Problem. Der Motor allein macht aber noch kein Antriebssystem aus. Führungssystem, Wegmessung und Motorleitungen werden bei hohen Geschwindigkeiten höchsten Belastungen ausgesetzt, sodass die größte Herausforderung immer die zuverlässige Funktion aller Einzelkomponenten im Zusammenspiel mit den jeweils vorherrschenden Applikations- und Umgebungsbedingungen ist.
Schwabbauer (KEB): Die Wellenleistungen von Highspeed-Motoren reichen heute von 100 W bei kleinsten Spindeln mit fest montiertem Werkzeug, bis hin zu mehreren 100 kW beim Zerspanen von Aluminium im Flugzeugbau oder großen Turbokompressoren. Motor und Steller sind auf die kritischen Punkte – Wicklungsschutz – Kühlung/Thermohaushalt des Motors – Lagerung – als System aufeinander zu optimieren.
Stach (LTI Motion): Hohe Drehzahlen erfordern hohe Ausgangsfrequenzen der Antriebsregler. Die Aufgabe ist es, mit schnell schaltenden Leistungshalbleitern die Verluste im Regler zu minimieren und durch geeignete Endstufenkonzepte, wie unsere Dreipunktwechselrichtertechnologie, möglichst oberwellenarme Motorströme zu generieren. Ein weiteres Thema ist der mit steigenden Drehzahlen zunehmende Verschleiß der Kugellager am Motor und die daraus resultierenden kurzen Wartungsintervalle. Abhilfe schaffen hier die magnetgelagerten und deshalb wartungsfreien Serienlösungen von LTI Motion – und das bis in den mittleren dreistelligen kW-Bereich.
Vathauer (MSF Vathauer): Da wir nicht nur die einzelne Komponente sehen, sondern immer das ganzheitliche Projekt, liegen die Herausforderungen in der Temperatur und in den Vibrationen der Motoren, aber gerade für MSF Vathauer ist die Verarbeitung der Signale von der Anlagensteuerung hin zum Antrieb ebenfalls von entscheidender Bedeutung. Wenn sie hochdynamische Wechselwirkungen haben oder auch gegenseitige Regelkreise aufbauen, dann muss natürlich die ‚Intelligenz‘ immer schneller und präziser ausregeln. Und da liegt auch das Problem, denn die Software-Applikationen müssen immer leistungsfähiger werden. Man muss also immer leistungsfähigere Mikrocontroller einsetzen. Das ist eine zukünftige Herausforderung. Natürlich kommt man auch physikalisch irgendwann vom Motor her an eine Grenze. Da sie hohe Masseträgheiten beschleunigen, muss man den Motor speziell auf bestimmte Anwendungen hin konzipieren.
elektro AUTOMATION: Welche Vorteile (kein Getriebe, kleiner Motor, hohe Dynamik) bieten Highspeed-Antriebe und welche Nachteile (kleine Induktivitäten, Erwärmung) haben sie?
Arlt (Rockwell Automation): Bei Nutzung eines Direktantriebs entfallen logischerweise Getriebe und damit verbundene Kosten. Ein schnell laufender Direktantrieb hat ein geringeres Volumen, weniger Masse und eine hohe Leistungsdichte. Die kompaktere Bauweise wird kombiniert mit hoher Dynamik. Zusätzlich verursacht er weniger Geräusche und weist weniger Verschleiß auf. Allerdings kommt der Nutzen oft nur bei in hohen Stückzahlen gefertigten Produkten zum Tragen. Erhöhte Wärmeentwicklung kann durch entsprechende Vorarbeit, frühzeitige Simulation und Tests vermieden werden. Dies stellt sicher, dass es zu keinen unerwarteten Situationen im Betrieb kommt.
Baumgartner (maxon motor): Highspeed-Antriebe bieten allen Nutzern (auch bei tiefen Drehzahlen) die Vorteile von hoher Laufruhe, wenig Erwärmung und langer Lebensdauer. Kann man auf eine Übersetzung verzichten, erreicht man weniger Geräusche sowie niedrigege Betriebstemperaturen bei höherer Drehmomentdichte und niedrigeren Kosten. Die hohe Dynamik von Direktantrieben ist für Anwendungen mit schnellen Lastwechseln entscheidend, wie zum Beispiel bei Beatmungsgeräten, welche der Atmung des Patienten folgen müssen. Als Nachteil der High-Speed-Antriebe kann man eigentlich nur ein geringeres Drehmoment gelten lassen.
Blankenburg (Sieb & Meyer): Es sind in der Regel genau die in der Frage angeführten Vorteile. Ein Wegfall eines Getriebes kann zum Beispiel zur Erhöhung des Systemwirkungsgrads und der Reduzierung des Bauvolumens führen. Durch den Highspeed-Frequenzumrichter bereitgestellte höhere Ausgangsfrequenzen ermöglichen den Einsatz höher poliger Motoren und somit eine Reduzierung des Rotorvolumens, die letztendlich konstruktive Vorteile für das Gesamtsystem bietet. Wirkliche Nachteile sehe ich hierbei nicht, solange man bei der Systemauslegung die entsprechenden Rahmenbedingungen berücksichtigt, das heißt, man setzt einen Frequenzumrichter ein, der auf Hochgeschwindigkeitsmotoren spezialisiert ist und nicht den Standardumrichter, den man ansonsten bei 50 Hz nehmen würde. Somit stellen die geringere Motorinduktivität und geringe Wärmeabsorptionsfähigkeit des Rotors keine unlösbaren Herausforderungen dar.
Dr. Rebbereh (Siemens): Highspeed-Antriebe sind kompakt, haben eine hohe Leistungsdichte und hohe Dynamik. Einen großen Vorteil bringt der Verzicht auf das Getriebe. Neben der Kostenersparnis wird die Geräuschentwicklung verringert und die Zuverlässigkeit gesteigert, da weniger Teile verschleißen können. Hohe Drehzahlen führen allerdings auch zu höheren Eisenverlusten im Motor, sowie zu Verlusten im Frequenzumrichter, der eine höhere Pulsfrequenz zu Verfügung stellen muss.
Schäfer (Hiwin): Im Vergleich zu klassischen Motor-Getriebe-Kombinationen entfällt bei unseren Direktantrieben der mechanische Antriebsstrang komplett. Die spielfreien Highspeed-Motoren erreichen aufgrund der minimalen bewegten Masse ohne Elastizitäten im Antriebsstrang eine extrem hohe Dynamik bei gleichzeitig höchster Wiederholgenauigkeit. Selbstverständlich verlangen hohe Geschwindigkeiten nach möglichst geringen Induktivitäten und somit höheren Motorströmen. Die Optimierung und Anpassung dieser Eigenschaften an die jeweilige Applikation unserer Kunden ist gerade die Herausforderung, der wir uns täglich stellen.
Schwabbauer (KEB): Die wesentlichen Argumente sind die Motorbaugröße und hohe Leistungsdichte; damit gehen Randeffekte einher, wie kleinste Wicklungswiderstände und minimale Reaktanzen. Als Anforderungen an den Antriebssteller resultierten daraus besonders dynamisch belastbare Leistungsteile mit präzisen Stromsensoriken und auf den Betrieb von HF Motoren optimierte Reglerroutinen in der Software. Ohne entsprechende Auslegung im System sind Oberfrequenzspektren und ein unausgeglichener Thermohaushalt die Folge, was frühzeitige Schäden in der Wicklung oder am thermisch sensiblen Rotor, beziehungsweise der Lagerung der Spindel verursacht.
Stach (LTI Motion): Die bekannten Vorteile des kompakteren Aufbaus und der eingesparten Komponenten, wie Getriebe oder Kupplungen, führen für unsere Kunden zu vorher nie da gewesenen Freiräumen in der Maschinenintegration. Themen wie Rotordynamik und das thermische Verhalten rücken zunehmend in den Fokus. Durch spezielle Endstufen und hohe Schaltfrequenzen bis 64 kHz sorgen unsere Antriebe trotz niedriger Motorinduktivitäten für geringe Stromrippel und damit kleinste Wellenverluste – das alles ohne Einsatz von Motorfiltern.
Vathauer (MSF Vathauer): Zu den Vorteilen gehört, dass man Hochleistungsmotoren in bestimmten Leistungsklassen sehr kompakt bauen kann. Denn es lässt sich eine ganz andere Motorgeometrie verwenden. Bedingt durch immer leistungsfähigere und kompaktere Anlagen zählt jeder Zentimeter des Bauraums, und das hat dann natürlich auch Vorteile bezüglich der gesamten Maschinenkonzeption. Bei höheren Leistungen in dem dynamischen Bereich muss man allerdings schon extern kühlen. Insgesamt haben Highspeed-Antriebe aber aufgrund der Motorgeometrie viele Vorteile. Ein Nachteil für den Maschinenhersteller ist momentan aber noch der Preis. Denn das sind hochkomplexe Antriebe, die sehr dynamisch sind, sowohl in der Signalverarbeitung als auch in der Kommunikation, was derzeit noch ein Preistreiber bei diesen Geräten ist. Hochwertige Highspeed-Antriebe in Low-Cost-Anwendungen einzusetzen macht daher keinen Sinn.
elektro AUTOMATION: In welchen Anwendungen kommen diese Hochgeschwindigkeitsantriebe vorwiegend zum Einsatz und in welchen Branchen werden sie typischerweise verwendet?
Arlt (Rockwell Automation): Typischerweise werden Verpackungsmaschinen oder Maschinen im Abfüllbereich mit kleinen Hochgeschwindigkeitsantrieben ausgestattet, die unterschiedliche Aufgaben zu erfüllen haben.
Baumgartner (maxon motor): Zahlreiche Anwendungen sind in der Medizin und der Industrie zu finden: Chirurgen bearbeiten Gewebe im Gehirn, Knie oder in der Nase mit hohen Geschwindigkeiten. Zahnärzte arbeiten mit Drehzahlen von 100 bis 100.000 m-1, um unsere Zähne zu restaurieren. CAD/CAM-Systeme produzieren heute direkt aus 3D-Aufnahmen Keramik-Implantate, welche den Patienten eingesetzt werden.
Blankenburg (Sieb & Meyer): Ein weites Anwendungsfeld ist im Bereich der Werkzeugmaschinen zu finden, im Besonderen sind dabei die Aluminium-Volumenzerspanung für die Luftfahrtindustrie, das Innenrundschleifen sowie der Bereich des mechanischen Bohrens von Leiterplatten zu nennen. Ein anderes Anwendungsfeld sind Strömungsmaschinen, zum Beispiel Turbokompressoren und Turboverdichter. Zusätzlich sehen wir die Einsatzbereiche von Hochgeschwindigkeitsantrieben bei interessanten Anwendungen wie Flywheel, ORC-Anlagen und Mikrogasturbinen.
Dr. Rebbereh (Siemens): Hochgeschwindigkeitsantriebe werden beispielsweise bei Kompressoren und Turboverdichtern verwendet. Auch für die Werkzeugmaschinenindustrie ist der Einsatz von schnelldrehenden Antrieben eine Möglichkeit, der Nachfrage nach produktiveren Maschinen zu begegnen. Highspeed-Antriebe ermöglichen energieeffiziente Herstellung von Werkstücken in kürzester Zeit – bei gleichbleibender Qualität. Außerdem werden schnelldrehende, kompakte Antriebe in der Textilindustrie und bei der Holzbearbeitung eingesetzt, im ersten Fall vorwiegend wegen der Produktivität, im zweiten zudem auch zur effizienten Bearbeitung von Oberflächen.
Schäfer (Hiwin): Eine pauschale Aussage ist hier nicht möglich. Highspeed-Antriebe werden beispielsweise in der Halbleiterfertigung genauso wie in der Verpackungs- und Handling-Industrie eingesetzt. Die Applikation bestimmt das Antriebskonzept.
Schwabbauer (KEB): KEB hat in diesem Anwendungsbereich zwei Schwerpunkte: zum einen sind das die hochdrehenden Turboverdichter und zum anderen diverse Aufgabenstellungen in der spanabhebenden oder veredelnden Oberflächenbearbeitung. Hinzu kommen Sonderanwendungen wie Reibschweißen oder Zentrifugen. Wir gehen davon aus, dass Anwendungen und Prozessabläufe mit hochdrehenden Direktantrieben weiter zunehmen, und haben ein entsprechend breites Portfolio dazu entwickelt.
Stach (LTI Motion): Highspeed-Lösungen finden immer dort Anwendungen, wo es um Performance-Gewinn und Wirtschaftlichkeit geht, zum Beispiel durch höhere Schnittgeschwindigkeiten in Bearbeitungsprozessen oder in sparsamen Prozesspumpen. Des Weiteren finden sich schnelle Antriebe häufig in Turbogebläsen, -kompressoren oder -generatoren. Hier spielen Wirkungsgrad und Energieeffizienz eine entscheidende Rolle. So konnten unsere Kunden in vielen Anwendungen die Lebenszykluskosten drastisch reduzieren, oftmals auch in Verbindung mit unserer berührungslosen und damit wartungsfreien Magnetlagerung.
Vathauer (MSF Vathauer): Das Einsatzgebiet für Highspeed-Antriebe ist vielfältig. Maschinenhersteller für die Halbleiterindustrie setzen sie ein, in Verpackungsmaschinen werden sie sehr oft eingesetzt. In Teilbereichen der Fördertechnik nutzt man sie, wo sie leichte Massen dynamisch weiter befördern oder sortieren müssen. Teilweise setzt man sie auch in der Medizintechnik ein, wo sie sehr genau bestimmte Bewegungen ausführen müssen, aber auch in der Robotik. Highspeed-Antriebe werden branchenübergreifend überall dort eingesetzt, wo es auf Präzision und Schnelligkeit ankommt.
elektro AUTOMATION: Welche Produkte und Lösungen hat Ihr Unternehmen in diesem Bereich im Angebot und welche Vorteile haben Ihre Kunden davon?
Arlt (Rockwell Automation): Ende 2015 stellte Rockwell Automation auf der SPS IPC Drives die neue Baureihe mit 2-Achs-Servoverstärker, die Kinetix 5700, vor. Dieser Servoverstärker für Ethernet/IP-Netzwerke, der sich nahtlos in die Steuerungsarchitektur von Rockwell Automation einfügt, kombiniert die technologischen Vorteile der Kinetix-5500-Baureihe mit einem 2-Achs-Servoverstärker. Hiervon profitiert prinzipiell der Maschinenbau, der mit einem zusehends stärkeren globalen Wettbewerb und einer immer schnelleren technologischen Entwicklung Schritt halten muss. Dank der Platzeinsparung der Doppelachsmodule ist diese Produktreihe besonders attraktiv für die Anwendung bei einer hohen Achsenanzahl.
Baumgartner (maxon motor): maxon motor hat eine brandneue BLDC-Motorfamilie ECX-Speed-Antriebe sind für hohe Geschwindigkeiten (bis zu 120.000 m-1), hohe Laufruhe und geringe Erwärmung optimiert. Wir decken die Durchmesser 8 bis 22 mm ab und bieten Nennleistungen von 2 bis 120 W. Die Motorenfamilie beinhaltet verschieden Varianten: ‚Standard‘ für ein optimales Preis-Leistungsverhältnis, ‚High Power‘ für höhere Drehzahlen und höhere Drehmomente, ‚Sterilisierbar‘ für Anwendungen, die bis zu 2.000mal im Autoklaven sterilisierbar sind, und ‚Sterilisierbar mit Keramiklager‘ für höchste Drehzahlen und sterilisierbar. Darüber hinaus können diese Antriebe online konfiguriert werden und sind nach nur elf Tagen versandbereit (bis zu 49 Stück). Damit erhält der Kunde in kürzester Zeit seinen konfigurierten Antrieb, um seine Anwendung zu testen.
Blankenburg (Sieb & Meyer): Als Spezialist für Frequenzumrichter zum Betrieb von Hochgeschwindigkeitsmotoren und -generatoren können wir unseren Kunden heute mit der Produktserie SD2x eine breite Palette an Standard-Produkten zur Verfügung stellen. Die Palette deckt dabei einen Leistungsbereich von 0,3 bis 275 kVA und Ausgangsfrequenzen von 0 bis 8.000 Hz ab, was einer Drehzahl von 480.000 min-1. entspricht. Durch unterschiedliche Regelungsmethoden, beispielsweise für einen sensorlosen Betrieb von permanenterregten Synchronmotoren bis 8.000 Hz, und unterschiedliche Gerätetopologien, zum Beispiel Endstufen mit 3-Level-Technologie bei der Gerätevariante SD2M, können wir Lösungen für die jeweilige Kundenapplikation anbieten. Darüber hinaus bieten wir auch kundenspezifische Lösung an, um den Frequenzumrichter optimal in ein Gesamtsystem zu integrieren.
Dr. Rebbereh (Siemens): Im Siemens-Portfolio befinden sich kundenspezifische Antriebe für Kompressoren ebenso wie hochdrehende Motoren und Motorspindeln für Werkzeugmaschinen. Die speziell auf den Kunden abgestimmten Systeme ermöglichen hohe Produktivität und Effizienz zu angemessenen Kosten. Im oberen Performancebereich wird das Portfolio durch den Sinamics S120 abgerundet. Dieser ist über die im Grundumfang ohnehin schon hohe Pulsfrequenz hinaus auch als spezielle Variante mit noch höheren Ausgangsfrequenzen verfügbar.
Schäfer (Hiwin): Wir sind Spezialist für Antriebstechnik. Unser Produktportfolio umfasst neben Direktantrieben, Servomotoren und Antriebsverstärkern auch Profilschienenführungen, Wälzlager und Kugelgewindetriebe. Wir fertigen und liefern von der einzelnen Komponente bis zum anschlussfertigen Mehrachssystem, egal ob Riemen-, Spindel- oder Direktantrieb. Wie gesagt, die Applikation bestimmt den Antrieb. So können wir unseren Kunden stets den optimalen Antrieb liefern.
Schwabbauer (KEB): Im Anwendungsbereich der Highspeed-Antriebe hat KEB seit über zehn Jahren praktische Erfahrungen in unterschiedlichen Bereichen des Maschinen- und Anlagenbaus gesammelt. Das System dazu besteht aus Spindelumrichtern nebst der zugehörigen Hochfrequenz-Filtertechnik – entwickelt im kompletten System, verfügbar aus einer Hand. Eigens für Hochfrequenz-Systeme vorbereitete Messtechnik und Prüfstande in Kom-bination mit dem speziellen Fachwissen des Applikationsteams erlauben die aktive Gestaltung von zuverlässigen, leistungsfähigen und langlebigen Highspeed-Antrieben.
Stach (LTI Motion): In den vergangenen 45 Jahren hat LTI Motion ein Technologie- und Produktportfolio aufgebaut, welches dem Kunden komplette Systemlösungen aus einer Hand bietet: von der Antriebs- und Rückspeiseelektronik über Filter und Drosselelemente bis zum wälz- oder magnetgelagerten Hochfrequenz-Motor, bei Bedarf auch mit hermetischer Kapselung. LTI Motion entwickelt und produziert diese Produkte in Deutschland. Unsere Kunden schätzen die partnerschaftliche Zusammenarbeit, von der Projektierung der Gesamtlösung bis hin zur gemeinsamen Realisierung von Neukonzepten; oftmals mit einem hohen Maschinen-Integrationsgrad.
Vathauer (MSF Vathauer): Wir konzentrieren uns stark auf die Applikationen und die Kundenbedürfnisse. Wir liefern sowohl Standard- als auch Highspeed-Antriebe bzw. Präzisionsantriebe und da gibt es unterschiedliche Lösungen im zentralen Bereich, das heißt, dass wir die Ansteuerelektronik in den Schaltschrank einbauen, aber auch im dezentralen Bereich, also dass wir dezentral die Intelligenz in die Maschinen installieren und dann mit Energie- und Datenbussen verbinden. Das hängt immer von der jeweiligen Applikation ab. Beispiel Fördertechnik: Wenn sie in der Fördertechnik zum Beispiel eine Sortieranlage haben, etwa für ein Postverteilerzentrum, in dem Briefe oder leichte Päckchen sortiert werden müssen, da haben sie Übergabestellen, in denen die Briefe oder Päckchen mittels Pushern ausgeschleust werden. Das ist eine sehr dynamische Drehbewegung, eine 360°-Bewegung in weit unter einer Sekunde. Da kommen dann je nach Anforderungen Highspeed-Systeme zum Einsatz. jg

Die Experten

INFO

  • Ulrich Arlt, Produkt-Manager EMEA für Motion Control bei Rockwell Automation in Düsseldorf
  • Michael Baumgartner, Produkt-Manager bei der maxon motor AG in Sachseln/Schweiz
  • Torsten Blankenburg, CTO bei der Sieb & Meyer AG in Lüneburg
  • Dr. Carsten Rebbereh, Leiter Produkt-Portfolio-Management für Niederspannungsantriebe der Siemens AG in Nürnberg
  • Benjamin Schäfer, Produkt-Manager bei der Hiwin GmbH in Offenburg
  • Norbert Schwabbauer, Leiter Vertrieb und Marketing bei der Karl E. Brinkmann GmbH (KEB) in Barntrup
  • Thomas Stach, Global Industry Management bei der LTI Motion GmbH in Lahnau
  • Marc Vathauer, Geschäftsführer der MSF Vathauer Antriebstechnik GmbH & Co. KG in Detmold
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