Der Bereich: elektrische Antriebstechnik?

Da wir hier von einem sehr breiten Spektrum an technischen Möglichkeiten sprechen, fokussieren wir uns im Speziellen auf die elektrische Antriebstechnik im Bereich der Automatisierungstechnik. Hier werden beispielsweise Achsen und Antriebe eingesetzt um Bewegungen und Handlings in industriellen Produktionsmaschinen zu realisieren. Wir bewegen uns hier in einem bestimmten Rahmen was die Größe und Leistung der Antriebe aber auch die Möglichkeiten in der Automatisierung der Selben betrifft.

Um eine Bewegung mit Hilfe elektrischer Antriebe zu realisieren werden die erforderlichen Komponenten anhand von gewissen vorgegebenen Parametern bestimmt. So bestimmt die Richtung der Bewegung (X, Y, Z oder rotativ) sowie die berechnete Belastung meist schon vorab die passende Achse. Ebenfalls wird anhand der Belastungsdaten der passende Motor und bei Bedarf das passende Getriebe zur Achse ausgewählt. Je nach Komplexität des Bewegungsprofiles wird dann der zur Achse passende Controller ausgewählt.

Somit gliedert sich unser Bereich "elektrische Antriebstechnik" in folgende Gruppen:

Linearmotoren

Hochdynamisch - das wäre das Schlagwort für Linearmotoren. Mit Beschleunigungswerten von bis zu 200m/s² sind diese Antriebe für Hochgeschwindigkeitsanwendungen die erste Wahl. Lange Zeit galten diese Achsen als unbezahlbar doch mit fortschreitenden Entwicklungen und Reduktion der Präzision sind Linearmotoren in der breiten Industrieautomatisierung angekommen. Aufgrund ihres Funktionsprinzipes, der Motor ist direkt im Schlitten integriert und wirkt kontaktlos auf die integrierten Magnete, lassen sich enorme Hublängen jenseits der 30m realisieren.

mechanische Linearantriebe

Hierzu zählen in erster Linie Spindel- und Riemenachsen mit verschiedensten Führungssystemen. Spindelachsen zeichnen sich durch eine hohe Wiederholgenauigkeit und Präzision aus. Parallel dazu werden Riemenachsen speziell bei langen Hüben und höheren Geschwindigkeiten eingesetzt. Je nach Belastung gibt es Achsen mit Gleitführungen, internen Kugel- oder Rollenführungen und mit externen Kugel- oder Rollenführungen. Der Auswahl einer Achse liegt meist die Auslegung mit Hilfe eines Berechnungsprogrammes zu Grunde da hier viele verschiedene Faktoren brücksichtigt und miteinkalkuliert werden müssen.

Motoren

Um die mechanischen Achsen anzutreiben bedarf es leistungsstarken und dynamischen Motoren. Ob Schritt- oder Servomotor verwendet wird entscheidet die Genauigkeit sowie die dynamischen Anforderungen einer Achse. Ebenso spielen die Drehzahl und Drehmomentleistung eine entscheidende Rolle da diese Werte sogar innerhalb von Motor-Serien stark variieren können. Auch hier erfolgt die Auslegung eines geeigneten Motors meist über eine Berechnungssoftware ebenso wie die Bestimmung eines eventuell erforderlichen Getriebes das dem Motor vorgeschalten wird.

Controller/Regler

Controller bzw. Servoregler werden zum Betrieb von Servomotoren benötigt. Die Regler speisen die Motoren und verarbeiten die Feedback-Signale, sprich die Rückmeldungen über Position und Geschwindigkeit. Je nach Ausführung können so einfache bis komplexe Fahrprofile in den Controllern realisiert werden. Manche bieten auch die Möglichkeit sogenannte HID (Human Interface Divice) anzubinden und somit eine direkte grafische Darstellung zu ermöglichen. Um Mehrachssysteme bzw. Achsportale zu realisieren bedarf es speziellen Reglern die für diese Aufgaben ausgelegt und konzipiert wurden.

Frequenzumrichter

Um Asynchronmotoren wirtschaftlich und flexibel zu betreiben ist ein Frequenzumrichter genau die richtige Wahl. Sogar sensorlose Permanentmagnetmotoren können mit einem passenden Umrichter betrieben werden. Üblicherweise werden die Parameter und Motordaten über ein Bedienfeld direkt am Frequenzumrichter eingegeben und gespeichert. Über Spannungs- bzw. Stromeingänge können die Motoren dann stufenlos von 0 bis 100% ihrer Drehzahl geregelt werden. Moderne Umrichter können auch per Software programmiert werden und lassen sich sogar mit einfachen Programmierungen versehen. Werden die Frequenzumrichter mit passenden Kommunikationsschnittstellen versehen können sie problemlos in Maschinennetze integriert und gesteuert werden.

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