Intelligent vernetzbare Antriebslösungen

Das modulare Antriebssystem von EBM-Papst erlaubt es, durch Kombination unterschied­licher Module die passende Systemlösung zu erstellen. Im System sind neben dem elektronisch kommutierten Motor auch die Regelelektronik mit unterschiedlichen Kommunikationsschnittstellen, verschiedenen Getriebevarianten, Bremsen, Encoder etcetera verfügbar. Insgesamt sind mehrere hundert Varianten möglich, definierte Vorzugstypen sind innerhalb von nur 48 Stunden versandfertig. Das „Herz“ aller Konfigurationen ist ein bürstenloser, elektronisch kommutierter ECI-Innenläufer Servomotor.

Der Schwerpunkt liegt in Antrieben in Schutzkleinspannung – aktuell im Leistungsbereich zwischen 10 und 750 W. Das modulare ECI-Antriebssystem von EBM-Papst ist für dezentrale Anwendungen in der Produktions- und Montageautomatisierung, Handlingsysteme und Industrieroboter bestens geeignet. Dank der integrierten Intelligenz kann der Antrieb – ähnlich einer SPS – frei programmiert werden. EBM-Papst integriert bereits eine Vielzahl an Hard- und Software direkt in seine Antriebssysteme. Funktionen wie die Erfassung der Rotorlage, das Ansteuern einer Bremse sowie das Steuern und Regeln des Motors sind bereits direkt im Motorgehäuse integriert.

Grundlage der Antriebstechnik bei EBM-Papst sind zwei Motorbauarten, die sich konstruktiv grundsätzlich unterscheiden: zum einen die bürstenlosen Außenläufermotoren der Baureihe VDC, zum anderen die Innenläufermotoren der Baureihen ECI und BCI.

Bei den Innenläufern wiederum wird zwischen bürstenlosen oder bürstenbehafteten Motoren unterschieden. Beim bürstenlosen Motor sind die Magnete zusammen mit dem magnetischen Rückschluss direkt auf der Welle angeordnet. Das im Gehäuse befindliche Statorpaket ermöglicht eine gute Kühlung der Wicklung. Die Erfassung der Rotorlage erfolgt über magnetische Sensoren im Hauptfeld oder im Feld eines Steuermagneten. Aufgrund des geringeren Trägheitsmoments können hier dynamischere Antriebsaufgaben umgesetzt werden, da der kleine innenliegenden Läufer schnelle Drehzahl- und Drehrichtungswechsel erlaubt. Die integrierten Elektroniken in den Motoren ermöglichen neben Drehzahlregelung, Positionierung sowie die Kommunikation mit übergeordneten Systemen auch viele applikationsspezifische Features.

Der Außenläufer ist der Motor, bei dem sich der Rotor außen um die Motorwicklung bewegt. Im Vergleich zum Innenläufermotor sind die Magnete auf einem größeren Durchmesser angebracht, was zum einen ein größeres Magnetvolumen ermöglicht und zum anderen eine Flusskonzentration zum innenliegenden Stator bewirkt. Die Erfassung der Rotorlage erfolgt über Rotorlagegeber (Hall ICs) im Hauptfeld. Es ist das Motorkonzept, das eher in der Luft- und Klimatechnik verbreitet ist.

Die leistungsfähige Regelelektronik kann in unterschiedliche Außenläufer- beziehungsweise Innenläufer-EC-Motoren integriert werden. Ihre „Intelligenz“ verdanken die kompakten EC-Antriebe von ebm-papst der integrierten K4-Regelelektronik. Diese beinhaltet eine kompakte Leistungsendstufe und kann den Motor mittels feldorientierter Regelung bis zum Stillstand betreiben. Dank der K4-Regelelektronik kann der Antrieb an die Anforderungen der Anwendung maßgeschneidert angepasst werden. Es gibt drei Hauptbetriebsmodi: Der Motor arbeitet entweder im Drehzahl-, Drehmoment- oder Positioniermodus. Die voll integrierte Regelelektronik bietet zudem mehrere analoge und digitale Ein- und Ausgänge, die über eine RS485-Schnittstelle parametrierbar sind. Ebenso kann über zahlreiche Überwachungsfunk­tionen wie Spannung, Strom, Temperatur etcetera die Funktion des Antriebs im Betrieb kontrolliert werden.

Die K5-Regelelektronik bietet zudem eine CANopen-Kommunikations-Schnittstelle, was weitere Kommunikationsmöglichkeiten erschließt. K5-Antriebe können auch als CAN-Master eingesetzt werden. Die externen Regelelektroniken ermöglichen Ansteuerung von bürstenlosen DC-Motoren, es sind auch Varianten zum drehzahlgeregelten Betrieb mit analoger Soll­wertvorgabe umsetzbar. Die Inbetriebnahme erfolgt mithilfe der Software DriveSTUDIO und epTools von EBM-Papst.

Mit der Software DriveSTUDIO können Antriebe einfach, schnell und vor allem intuitiv parametriert werden. Die werksseitig voreingestellte Standard-Parametrierung wie Geschwindigkeit, zurückzulegende Wegstrecke, Sanftanlauf und Ähnliches kann über die Software verändert werden. So können die Vorzugstypen oder Antriebe in kleineren Stückzahlen zeitnah in der Anwendung getestet werden. Bei Serienaufträgen wird die gewünschte Parametrierung bereits ab Werk aufgespielt. Durch die verschiedenen Modi (Demo, Parametrierung) ist die Software für Applikationsingenieure genauso wie für Anwender mit wenig Programmier-Know-how geeignet. Der Anschluss erfolgt über einen USB Schnittstellenadapter, ein PC mit Windows als Betriebssystem ist erforderlich.

Um das Antriebssystem komplett zu machen, hat EBM-Papst für die unterschiedlichsten Anforderungen verschiedene Getriebebaureihen wie Winkel- und Planetengetriebe im Angebot. Im Bereich der Winkelgetriebe setzt EBM-Papst auf die innovative Kronenradtechnologie. Diese ermöglicht starke, kompakte und hoch effiziente Getriebelösungen. Die Abtriebswellen aller Winkelgetriebe sind aus gehärtetem und geschliffenen Einsatzstahl gefertigt und damit besonders langlebig. Die Drehmomentübertragung erfolgt standardmäßig über eine Passfederverbindung. Typische Gründe für den Einsatz von Kronenradgetrieben sind außer den hohen Wirkungsgraden auch das hohe übertragbare Drehmoment und die bauartbedingt nicht vorhandene Selbsthemmung. Bei Schranken und Zugangskontrollsystemen beispielsweise lassen sich die Getriebe im Notfall auch bei hoher Untersetzung problemlos manuell zurückdrehen.