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Fachartikel aus MECHATRONIK 12/2017, S. 18 bis 21

SEW-EURODRIVE

Attraktive Technik

Der Automatisierungsbaukasten MOVI-C von SEW-EURODRIVE integriert die Produktion von Synchron-Servomotoren optimal in den Industrie-4.0-Prozess.

Ein mobiler Assistent entnimmt die geklebten Rotoren aus der Bestückungsanlage. 

SEW-EURODRIVE bestückt in seiner Fertigung die Rotoren von Synchron-Servomotoren automatisch mit Permanentmagneten. Zum Einsatz kommt dabei eine Rotorbestückungsanlage von IEF-Werner, die mit Komponenten des neuen Automatisierungsbaukastens MOVI-C von SEW-EURODRIVE ausgestattet wurde.

Die Bedeutung von Servoantrieben hat in den letzten Jahrzehnten stark zugenommen. Servomotoren wurden ursprünglich als Stell- oder Hilfsantriebe in Werkzeugmaschinen eingesetzt. Heute kommen Servoantriebe in zahlreichen hochdynamischen Applikationen zum Einsatz. Dabei kommen permanenterregte Servoantriebe am häufigsten zur Anwendung.

Aufgrund ihrer guten physikalischen Eigenschaften stellen sie eine sinnvolle Alternative zu Drehstrom-Asynchronmotoren dar. Dazu gehören ihre hohe Leistungsdichte, große Motormomente – bereits ab Drehzahl Null – sowie eine hohe Überlastfähigkeit und gute Wärmeabführung über die Oberfläche des Motors. Diese Motorenart hat nur geringe Rotorverluste, weil Permanentmagnete aus Seltenen Erden das Magnetfeld erzeugen. Geringe Rotorträgheit und sehr hohe Dynamik sind kennzeichnende Merkmale permanenterregter Servomotoren. Dank dreiphasiger sinusförmiger Ansteuerung und hochauflösender Geber haben sie auch bei niedriger Drehzahl eine gute Rundlaufgüte und sind zudem praktisch wartungsfrei.

Ob in der Nahrungsmittel- und Getränkeindustrie oder in der Bau-, Automobil- oder Holzindustrie – synchrone Servomotoren realisieren überall schnelle Taktzeiten oder bewegen große Massen kraftvoll und präzise. SEW-EURODRIVE fertigt mit der Baureihe CMP.. längenoptimierte, hochdynamische Servomotoren mit besonders kompakter Bauform. Sieben leistungsstarke Baugrößen decken bis zu 320 Nm Spitzendrehmoment ab. Die Baureihe CM.. umfasst synchrone Servomotoren mit sehr hoher Leistungsdichte für mittlere dynamische Anwendungen. Die Motoren weisen optimale Regeleigenschaften auf für nahezu jede Massenträgheit. Eine optionale Motorvariante stellt die Baureihe CMPZ.. dar, mit zusätzlicher Rotorträgheit für alle Anwendungen mit hohen Lastträgheitsmomenten. Auch die Motoren der energieeffizienten Produktfamilie MOVIGEAR sind mit Permanentmagneten ausgestattet. Seit mittlerweile zehn Jahren zählen diese mechatronischen Antriebssysteme zu den Top-Produkten aus dem Bereich der dezentralen Antriebstechnik von SEW-EURODRIVE.

Konstruktion von Synchronmotoren

Das Arbeitsprinzip von permanenterregten Synchronmotoren besteht in der Wechselwirkung zwischen dem sinusförmigen Drehfeld, das in den Stator der Maschine eingespeist wird und dem Magnetfeld des Rotors. Hierfür werden Permanentmagnete aus Seltenen Erden wie NeFeB (Neodym-Eisen-Bor) verwendet. Aus dieser Legierung werden die derzeit stärksten Dauermagnete hergestellt. Hauptproduzenten der seltenen Erden sind China und die USA.

Die Magnetisierung erfolgt erst nach der Montage der Magnete auf dem Rotor. Dabei richten die hartmagnetischen Materialien ihre magnetischen Momente parallel zum äußeren Magnetfeld aus. Der Faktor der Flussdichteerhöhung im Vergleich zum leeren Raum wird durch die magnetische Permeabilität (magnetische Leitfähigkeit) beschrieben. Ferromagneten weisen sehr hohe Permeabilitätszahlen auf, von μr > 300 bis zu 300.000.

Automatische Rotorbestückung

Wie die meisten industriellen Prozesse erfolgt auch die Montage von Synchronmotoren heutzutage weitgehend automatisch. Ein zentraler Prozessschritt ist das Aufkleben / Montieren der Permanentmagnete auf den Rotor. Bei dieser Technologie arbeitet SEW-EURODRIVE schon seit längerem mit dem Automatisierungsspezialist IEF-Werner aus Furtwangen zusammen. Bereits in der Vergangenheit hatte das Unternehmen aus dem mittleren Schwarzwald Bestückungsanlagen für den Antriebsspezialisten aus Bruchsal gebaut. Die aktuelle Rotorbestückungsanlage wurde mit neuester Antriebs- und Automatisierungstechnik von SEW-EURODRIVE gebaut – mit dem Automatisierungsbaukasten MOVI-C. Die neue Anlage kommt am SEW-Standort Graben-Neudorf zum Einsatz.

Kernstück der Maschine ist ein Rundschalttisch mit vier Positionen, die jeweils um 90° versetzt sind. An der ersten Position wird der Rotor in eine bewegliche Aufnahme mit zwei Dornen eingespannt. Er steht unten auf dem Wellenbund und wird oben, am Wellenspiegel, gehalten. Das Einspannen kann per Hand erfolgen oder mit Hilfe eines Handlingroboters. Die Anlage lässt sich nahtlos in Industrie-4.0-Produktionsprozesse integrieren.

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