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Die Welt der Antriebs­technik

Wirt­schaft­liche Antriebs­lö­sungen sind gefragter denn je, auch die Netz­werk­fä­hig­keit und damit die Kommu­ni­ka­tion der Kompo­nenten unter­ein­ander rücken immer stärker in den Vorder­grund. Die „Drive Experts“, also die Antriebs­ex­perten von ebm-papst, verfügen über eine hohe Produkt­kom­pe­tenz, Appli­ka­tions-Know-how und ermög­li­chen somit 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 etc. verfügbar. Insge­samt sind mehrere hundert Vari­anten möglich, defi­nierte Vorzugs­typen sind inner­halb von nur 48 Stunden versand­fertig.

Modu­lares Antriebs­system

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 Watt. 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.

Die ECI-Motoren von ebm-papst können dank des modu­laren Aufbaus mit verschie­denen Modulen kombi­niert werden. (Foto | ebm-papst)

Innen- oder Außen­läufer?

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 innen­lie­gende Läufer schnelle Dreh­zahl- und Dreh­rich­tungs­wechsel erlaubt. Die inte­grierten Elek­tro­niken in den Motoren von ebm-papst ermög­li­chen neben Dreh­zahl­re­ge­lung, Posi­tio­nie­rung sowie die Kommu­ni­ka­tion mit über­ge­ord­neten Systemen auch viele appli­ka­ti­ons­spe­zi­fi­sche Features.

Der Außen­läufer ist der Motor, bei dem sich der 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.

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Regel­elek­tronik macht Antriebe intel­li­gent

Die leis­tungs­fä­hige Regel­elek­tronik kann in unter­schied­liche Außen­läufer- bzw. 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 RS-485-Schnitt­stelle para­me­trierbar sind. Ebenso kann über zahl­reiche Über­wa­chungs­funk­tionen wie Span­nung, Strom, Tempe­ratur etc. die Funk­tion des Antriebs im Betrieb kontrol­liert werden.

Die K5-Regel­elek­tronik bietet zudem eine CANopen-Schnitt­stelle, was weitere Kommu­ni­ka­ti­ons­mög­lich­keiten erschließt. K5-Antriebe können z. B. auch als CAN-Master einge­setzt werden. Die externen Regel­elek­tro­niken ermög­li­chen die 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.

Bei den Kronen­rad­ge­trieben baut das evol­ven­ti­sche Antriebs­ritzel zylin­der­förmig und der Kontakt zwischen Ritzel und Abtriebsrad ist ein Wälz­kon­takt, es treten kaum Reibungs­ver­luste auf. (Foto | ebm-papst)

Drive­STUDIO

Mit der Soft­ware Drive­STUDIO von ebm-papst können Antriebe einfach, schnell und vor allem intuitiv para­me­triert werden. Die werks­seitig vorein­ge­stellte Stan­dard-Para­me­trie­rung wie Geschwin­dig­keit, zurück­zu­le­gende Wegstrecke, Sanft­an­lauf etc. 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.

Winkel­ge­triebe in Kronen­rad­tech­no­logie

Im Bereich der Winkel­ge­triebe über­zeugt ebm-papst mit seiner inno­va­tiven Kronen­rad­tech­no­logie. (Foto | ebm-papst)

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, ohne dass Kompo­nenten zur Entkopp­lung notwendig sind, um den Antrieb vor Beschä­di­gung zu schützen. Durch die versatz­lose Bauweise ist die Motor-Getriebe-Kombi­na­tion zudem gut in den Türpro­filen inte­grierbar.

Plane­ten­ge­triebe

Wann immer eine hohe Leis­tungs­dichte gefragt ist, bieten Plane­ten­ge­triebe von ebm-papst die opti­male Lösung. Sie über­zeugen durch hohe Lauf­ruhe, die durch äußerst robuste, teils gerade- und teils schräg­ver­zahnte Plane­ten­räder aus hoch­festem Kunst­stoff oder Stahl erreicht wird. Anwender, die lauf­ru­hige, robuste Getrie­be­lö­sungen für hohe Dreh­mo­mente suchen, sind beispiels­weise mit den Perfor­maxPlus-Plane­ten­ge­trieben gut beraten. Die Getriebe-Konstruk­tion nutzt den zur Verfü­gung stehenden Bauraum best­mög­lich: Durch Einsatz einer radialen Verschrau­bung der einzelnen Gehäu­se­kom­po­nenten steht ein maxi­maler Nutz­durch­messer für die Hohl­rad­ver­zah­nung zur Verfü­gung.

Viele Anwen­dungen in der indus­tri­ellen Auto­ma­ti­sie­rung aber auch in der Intra­lo­gistik fordern heute kompakte, kraft­volle und gleich­zeitig robuste Getriebe. Typi­sche Beispiele sind Shuttle-Fahr­zeuge oder Cross­belt-Förderer. Hier können die Optimax-Plane­ten­ge­triebe punkten, die es in zwei Baugrößen (42 und 63 mm) gibt. Die größere Vari­ante beispiels­weise bietet bei einem Einbau-Kantenmaß von 63 mm und einer Länge von gerade einmal 102 mm in der 2-stufigen Ausfüh­rung Spitzen-Dreh­mo­mente bis zu 150 Nm.

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