Dezentrale Antriebskonzepte für industrielle und mobile Anwendungen

Der Nürnberger Antriebs- und Automatisierungsexperte Baumüller zeigt auf der SPS IPC Drives 2017 in Halle 1 Stand 560 neben Enabling Industrie 4.0 das Fokusthema „Dezentrale Antriebstechnik“. Hier präsentiert der Antriebsspezialist sein Produktportfolio und Neuentwicklungen in diesem Bereich.

Der Weg von zentral zu dezentral bietet zahlreiche Vereinfachungen und ermöglicht einen kompakten und ökonomischen Aufbau. Statt zentral im Schaltschrank, sitzen Umrichter nahe am Motor oder sind direkt auf ihm montiert. So werden Schaltschränke in ihrer Größe deutlich reduziert und in vielen Fällen kann sogar komplett auf sie verzichtet werden, was Platz und Kosten spart. Auch der Aufwand für die Verkabelung fällt bei dezentralen Lösungen viel geringer aus, weil es nicht mehr nötig ist, für jeden Antrieb einzeln Motor- und Geberkabel durch die gesamte Maschine zu führen. Häufig reicht ein Kabel für alle Antriebe, was vor allem bei weit verzweigten Anlagen mit mehreren angetriebenen Achsen den Arbeitsaufwand bei der Verlegung sowie den Platzbedarf und die Materialkosten senkt. Ein Trend, der dezentrale Antriebstechnik zusätzlich attraktiv macht, ist die zunehmende Modularisierung.

Seit vielen Jahren setzt Baumüller dezentrale und zentrale Antriebe in modularen Maschinenkonzepten ein: Der Einsatz von dezentralen Antrieben erlaubt abhängig von der Applikation einen wirtschaftlicheren Aufbau und optimiert zusätzlich die Aufstellfläche der Maschine durch kompaktere Bauweise. Eingesetzt wird die Technik bei den unterschiedlichsten Anwendungen. Baumüller bietet nicht nur für industrielle Anwendungen dezentrale Konzepte, sondern auch im Bereich der mobilen Antriebe.

Lösungen für den Industriebereich

Der dezentrale Antrieb b maXX 2500 mit einer Spannungsversorgung bis 780 V DC eignet sich besonders für anspruchsvolle, dynamische Positionieraufgaben wie z.B. Abfüllanlagen mit vielen Einzelantrieben. Im b maXX 2500 kombiniert Baumüller die Technologie der Umrichterreihe b maXX 3300 mit Baumüller-Servomotoren. Durch eine Vielzahl unterstützter, Ethernet-basierter Feldbussysteme und eine flexible Einbauposition bietet der b maXX 2500 dem Maschinenbauer hohe Freiheitsgrade bei der Konstruktion und ermöglicht die Realisierung von optimal angepassten Maschinenlösungen. Der b maXX 2500 ist zudem als Variante mit einer 60 V Spannungsversorgung für die Motor-Baugröße 28 in Kürze verfügbar. In Kombination mit der Einspeiseeinheit b maXX 5030 bietet Baumüller die Möglichkeit einer kostenoptimierten Safety-Funktion STO (Safe Torque Off). Der b maXX 2500 verfügt darüber hinaus über integrierte Sicherheitstechnik. Die b maXX softdrivePLC ermöglicht die Steuerungsprogrammierung gemäß IEC 61131 ganz einfach dezentral im Regler und rundet damit die Eigenschaften des hochperformanten Reglers im b maXX 2500 ab.

Als weiteres Produkt ist der DSDI-Kleinservoantrieb ausgestellt. Der intelligente Antrieb mit einer Nennleistung bis zu 400 W wird bei Standardanwendungen im kleinen Leistungsbereich für beispielsweise Verstellantriebe eingesetzt. Er ist in den Baugrößen 28 und 36 verfügbar und zeichnet sich durch eine robuste Bauweise aus. Der DSDI kann direkt an der Anlage montiert werden und ermöglicht dadurch ein modulares Maschinendesign. Die Spannungsversorgung des DSDI ist 24 oder 48 V DC, standardmäßig ist CANopen installiert. Optional ist ein Feldbusmodul EtherCAT oder ProfiNet verfügbar. Der Antrieb mit seiner sehr kurzen Bauform verfügt zudem über ein exzellentes Massen-Trägheitsverhältnis.

Ein weiteres Highlight bei der dezentralen Antriebstechnik ist der DSMI-Scheibenläuferantrieb mit integriertem Servoregler. Der drehmomentstarke Servoantrieb wurde für alle Anwender entwickelt, deren Maschinen höchste Anforderungen an das Rundlaufverhalten und an die Überlastfähigkeit stellen. Mit seiner extrem kurzen Bauform lässt sich der Antrieb optimal in das Maschinendesign integrieren. Dank der hohen Überlastfähigkeit des DSMI sind hohe Lastwechsel möglich. Außerdem sorgen gute Beschleunigungseigenschaften für einen höheren Maschinenausstoß und damit für eine verbesserte Wirtschaftlichkeit der Anlage.

Hybride und elektrische Antriebe für mobile Anwendungen

Das Antriebskonzept powerMELA®, das Baumüller in Zusammenarbeit mit der Sensor-Technik Wiedemann GmbH speziell für den mobilen Einsatz entwickelt hat, erfüllt mit seiner hohen Leistungsdichte, seiner kompakten und robusten Bauweise und seiner Rekuperationsfähigkeit alle Anforderungen der E-Mobilität. Es besteht aus einer Kombination aus einem Permanentmagnet-Synchron-Reluktanz-Motor mit tiefvergrabenen Magneten und einem integrierten Vier-Quadranten-Umrichter. Die Kompaktheit wird zum einen durch die Integration des Umrichters und zum anderen durch die kompakte Bauweise des Elektromotors bedingt. Der Antrieb hat durch sein innovatives Kühlkonzeptes eine extrem hohe Leistungsdichte. Damit benötigt das Antriebssystem minimalen Bauraum und bringt mit Motor, Umrichter und Getriebe in seiner höchsten Leistung nur rund 300 kg auf die Waage. Die Leistungsdichte ist damit doppelt so groß wie bei Motoren mit Standard-Wasserkühlung. Der Antrieb ist mit einer Schutzart bis IP6k9k und einem zulässigen Temperaturbereich von – 40 °C bis 85 °C besonders robust. Zudem zeichnet sich das Motorkonzept durch einen weiten Drehzahlstellbereich, bedingt durch die sehr gute Feldschwächbarkeit, aus.

Der Motor ist in den Leistungsklassen 40 kW bis 140 kW Nennleistung erhältlich. Die 40 kW-Variante ist mit einem separaten Umrichter erhältlich um die Einbaumaße des Motors zu reduzieren. Durch die externe Elektronik ist es zusätzlich möglich, den Motor von einem zentralen Punkt wie z.B. dem Zugfahrzeug zu steuern. Damit ist der powerMELA® neben dem direkten Fahrzeugeinsatz auch für andere Anwendungen wie z.B. für Anhänger bestens geeignet. Bei den höheren Leistungsklassen kann zwischen interner und externer Elektronik gewählt werden. Der Antrieb kann als Motor oder als Generator eingesetzt werden. Durch die weitgehende Entkopplung der Betriebszustände ist eine Zwischenspeicherung von überschüssiger Energie möglich, damit wird sowohl die Energieeffizienz gesteigert als auch die Flexibilität bei der Konzeption innovativer Antriebskonzepte erhöht.

Mit der Motorgeneration DSA 200 hat Baumüller eine gewichtsoptimierte Lösung für mobile Antriebe. Die rekuperationsfähigen Außenläufer-Motoren bieten mit einer Nennleistung bis zu 2 kW ein weites Anwendungsgebiet. Die zukunftsfähige Antriebslösung ist sowohl für Two-Wheelers wie Mofas, Motorräder und Lastenfahrräder als auch für den Healthcare-Bereich als intelligenter Antrieb z.B. für Rollstühle oder den Patiententransport geeignet. Weitere Einsatzbereiche liegen beispielsweise in der Förder- und Belüftungstechnik. Der DSA 200 zeichnet sich durch eine hohe Dauerleistung und Laufruhe aus, was eine sehr geringe Geräuschentwicklung zur Folge hat. Darüber hinaus ist der Motor nach Schutzart IP65 gebaut und hält somit auch rauen Umgebungsbedingungen stand. Zusätzlich profitiert der Kunde von einer enormen Flexibilität bei der Antriebsintegration, da das Gehäuse kundenspezifisch gestaltet werden kann. Zusammen mit dem Regler b maXX mobil bietet Baumüller eine hochdynamische Komplettlösung an. Baumüller wird die DSA-Motorenreihe mit der Baugröße 150 um Maximaldrehzahlen bis 10.000 min-1 und um ein größeres Leistungsspektrum bis 19 kW Nennleistung erweitern. Der DSA 150 ist somit der optimale Antrieb für mobile Fahrzeuge und Arbeitsmaschinen.
Auf der SPS IPC Drives 2017 sind sowohl das Antriebskonzept powerMELA® mit Summier- bzw. Verteilgetriebe als auch die DSDI- und DSMI-Motoren sowie der neue DSA 150 auf dem Baumüller Messestand in Halle 1, Stand 560 zu sehen.

[Quelle und Fotos: Baumüller Holding GmbH & Co.KG