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Maschinenautomatisierung à la Industrie 4.0

: SEW-EURODRIVE


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. Dadurch lässt sich die Anlage optimal in Industrie-4.0-Produktionsprozesse integrieren.

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Rotorbestückungsanlage: An vier Stationen erfolgen das Laserreinigen, die Be- und Entladung, Klebstoffdosierung, Magnetbestückung und die Magnetzuführung.

Rotorbestückungsanlage: An vier Stationen erfolgen das Laserreinigen, die Be-...

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.

Die Magnetisierung erfolgt erst nach der Montage der Magnete auf dem Rotor. Dabei richten die hartmagnetischen Materialien ihre magnetischen Momente
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Das Mehrachssystem Movidrive moduar regelt sämtliche Motoren in der Rotorbestückungsanlage.

Das Mehrachssystem Movidrive moduar regelt sämtliche Motoren in der Rotorbestückungsanlage....

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. Ein Rotor besteht grundsätzlich aus der Rotorwelle und dem Blechpaket. Im Querschnitt hat er die Form eines Vielecks mit geraden Außenflächen, auf die die Magnete aufgeklebt und später magnetisiert werden.

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 Automatisierungsspezialisten 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.
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Der Applikationsumrichter MOVIDRIVE® modular stellt die benötigten Antriebskräfte für die Bestückungsanlage zur Verfügung. Eine 10-kW-Einspeisung versorgt die insgesamt 18 Achsen der Anlage.

Der Applikationsumrichter MOVIDRIVE® modular stellt die benötigten Antriebskräfte...

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.

Laserreinigen und Ausrichten

Im anschließenden Takt wird der Rotor gereinigt. Dazu verfährt ein Plasma-Laser zur Oberflächenbehandlung am Rotor entlang. Eventuell anhaftende Öl- oder Schmutzschichten entfernt er schonend und umweltfreundlich – nur durch gebündeltes Licht. Der Laser ermöglicht eine genaue und homogene Bearbeitung mit hoher Produktivität.

Kleberauftrag

Im nächsten Schritt positioniert ein Zweiachs-Linearhandling die Klebedüse am senkrecht gehaltenen Rotor. Das Blechpaket hat einen vieleckigen Querschnitt, an dessen Außenflächen der Kleber als glatte Kleberaupe aufgetragen wird. Um Lufteinschlüsse sicher auszuschließen, wird diese Raupe fortlaufend durch einen Scanner überwacht.

Die Magnete aus Seltenen Erden werden in Blistern zur Anlage geführt. Ein Portal saugt die Magnete an und legt sie aneinandergereiht auf ein kleines Förderband. Je nach Länge und Umfang der Rotoren erfasst ein Greifer von oben
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An der ersten Position des Rundschalttischs wird der Rotor in eine bewegliche Aufnahme mit zwei Dornen eingespannt.

An der ersten Position des Rundschalttischs wird der Rotor in eine bewegliche...

die benötigte Anzahl Magnete, dreht sie um 90° und drückt sie mit einem definierten Anpressdruck auf den Kleber. Rotor und Magnete sind zu diesem Zeitpunkt noch nicht magnetisiert. Nach abgeschlossener Bestückung werden die Rotoren in einem Härteofen behandelt, um die Klebung dauerhalt zu festigen. Die jeweilige Aushärtezeit variiert je nach Größe der Rotoren. Kurz bevor der Rotor im Montageprozess auf den Stator trifft, werden die Magnete auf dem Rotor in einer Magnetisierspule aufmagnetisiert.



Auf der Bestückungsanlage können alle Rotoren für Synchronmotoren mit Permanentmagneten bearbeitet werden – von der kleinsten Baugröße 1 des mechatronischen Antriebssystems MOVIGEAR® bis zum CMP 112E, dem größten Motor aus der Baureihe der hochdynamischen Servomotoren CMP.. von SEW-Eurodrive.

Automatisierungsbaukasten MOVI-C®

Das Multiachs-Umrichtersystem MOVIDRIVE® modular stellt die benötigten Antriebskräfte für die Bestückungsanlage zur Verfügung. Eine 10-kW-Einspeisung MOVIDRIVE® modular MDP versorgt insgesamt 18 Achsen in der Anlage: acht Doppelachsmodule und zwei Einachsmodule. Sie sind über einen gemeinsamen Gleichspannungs-Zwischenkreis verbunden. Ein Vorteil des Automatisierungsbaukastens MOVI-C® ist die Platzeinsparung aufgrund der kompakten Bauweise und integrierten Sicherheitstechnik. In einem Doppelachsmodul kommen z. B. auf gleichem Bauraum wie bei einem Einzelachsmodul zwei
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CMP-Motoren treiben ein Handlingportal an, das die Magnete aus Blistern entnimmt und aneinandergereiht auf das Zuführband legt.

CMP-Motoren treiben ein Handlingportal an, das die Magnete aus Blistern entnimmt...

Antriebskarten unter. Sämtliche Prozesse in der Bestückungsanlage werden durch den MOVI-C® CONTROLLER power gesteuert. Mit den ausgereiften Funktionen des IEC-Programmiersystem Codesys 3.5 lassen sich seine Motion-Control- und Visualisierungsfunktionen bequem programmieren. Das erleichtert die Arbeit des Maschinenbauers erheblich.



Für den Automatisierungsbaukasten MOVI-C® wurde das intuitive Engineeringtool MOVISUITE entwickelt. Es trägt zur deutlichen Vereinfachung und Beschleunigung der Inbetriebnahme bei. Antriebslösungen in Maschinen können sehr vielfältig sein – von der einfachen Drehzahlvorgabe über Positionierung und synchronisierte Achsbewegungen bis zur Robotik, wo mehrere Achsen einer genau definierten Raumkurve folgen müssen. Die Motion-Control-Softwareplattform MOVIKIT® MultiMotion hilft dem Anwender, diese Vielfalt zu beherrschen und mit effizientem Engineering schnell ans Ziel zu kommen. Das bedeutet so viel wie möglich Parametrierung und so wenig wie nötig Programmierung sowie Unterstützung durch grafische Oberflächen für die geführte Parametrierung der Standardfunktionen und eine komfortable Diagnose. Die Serie der Digitalen Operator Panel DOP11C von SEW-Eurodrive ermöglicht eine realitätsnahe und leistungsstarke Maschinenvisualisierung. In der Rotorbestückungsanlage kommen die Panel DOP11C 150 für die Bedienung und DOP11C 100 zur Justierung der Klebeeinheit zum Einsatz.

Industrie-4.0

Alle Arbeitsschritte in der Magnetbestückungsmaschine erfolgen automatisch. MOVI-C erfüllt darüber hinaus alle Anforderungen, die an ein Industrie 4.0-Produkt gemäß der Definition des ZVEI gestellt
werden. Somit lässt sich die Rotorbestückungsanlage nahtlos in Industrie-4.0-Fertigungskonzepte integrieren. Die Zuführung und Entnahme der Rotoren können durch mobile Handlingsassistenten erfolgen. Ein Produktionstechnologe stellt das Bindeglied zwischen der hochautomatisierten Technik und nachfolgenden Produktionsprozessen dar. Im Zuge des schrittweisen Ausbaus der mechanischen Fertigung am Standort Graben-Neudorf wird SEW-Eurodrive die eigene Produktion nach Industrie-4.0-Aspekten umgestalten.

Rotorbestückungsanlage: An vier Stationen erfolgen das Laserreinigen, die Be- und Entladung, Klebstoffdosierung, Magnetbestückung und die Magnetzuführung.
Das Mehrachssystem Movidrive moduar regelt sämtliche Motoren in der Rotorbestückungsanlage.
Der Applikationsumrichter MOVIDRIVE® modular stellt die benötigten Antriebskräfte für die Bestückungsanlage zur Verfügung. Eine 10-kW-Einspeisung versorgt die insgesamt 18 Achsen der Anlage.
An der ersten Position des Rundschalttischs wird der Rotor in eine bewegliche Aufnahme mit zwei Dornen eingespannt.
CMP-Motoren treiben ein Handlingportal an, das die Magnete aus Blistern entnimmt und aneinandergereiht auf das Zuführband legt.
Ein mobiler Handlingassistent übernimmt die Be- und Entladung der Rotoren.


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Synchronmotoren, Servomotoren, Industrie 4.0

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