Innovative Servomotoren ermöglichen drastische Kosten-Reduktion an CNC-Maschinen

Nach Schätzungen von NUM können bei einer typischen High-End-CNC-Maschine mit 20 m Kabellänge pro Motor die Kosten der Motorverkabelung durch die neue Technik um 20 Prozent gesenkt werden.

Verfügbar in den Baugrößen 75, 95, 126 und 155 in jeweils drei verschiedenen Längen bieten die neuen bürstenlosen Servomotor-Reihen SHX und SPX dem Maschinenbauer ein großes Spektrum an Leistungen und Nenndrehzahlen und sind damit bestens an die unterschiedlichsten Anwendungen angepaßt. Beide Reihen verfügen über hohe Rotor-Massenträgheitsmomente, die für Vorschubachsen von Werkzeugmaschinen optimiert sind und verbinden damit exzellente Dynamik mit hervorragendem Rundlaufverhalten, selbst bei sehr niedrigen Drehzahlen. Die Produktreihe SHX ist vor allem für kostensensible Anwendungen ausgelegt im Bereich 1,2 bis 20 Nm Dauerdrehmoment. Die SPX-Reihe zielt dagegen auf Anwendungen mit maximalem Leistungs-/Gewichts-Verhältnis und/oder hoher Schutzklasse (IP67), z. B. High-End-Werkzeugmaschinen, Schleifmaschinen oder Robotern und bietet dafür 1,4 bis 23 Nm Dauerdrehmoment.

Zusammen mit NUMs neuester Generation digitaler Servoantriebe NUMDrive X und der Flexium+ CNC-Plattform entwickelt, benötigen die bürstenlosen Servomotoren SHX und SPX nur eine einzige Kabelverbindung. Eine integrierte, innovative, digitale Schnittstelle ermöglicht sowohl die elektrische Leistung für die Geberversorgung als auch dessen Lagemesswerte -gemeinsam mit Diagnoseinformationen und den thermischen Daten des Motortemperaturfühlers – auf nur zwei abgeschirmten Adern innerhalb des Motorleistungskabels zu übertragen. Dieser Ansatz bietet Maschinenbauern erhebliche Vorteile. Neben niedrigeren Verkabelungskosten ergeben sich kleinere und leichtere Kabelketten, die lästige Installation und Prüfung der Kabel benötigt wesentlich weniger Zeit und die verringerte Anzahl an Verbindungen verbessert die Zuverlässigkeit und die Störfestigkeit gegen elektromagnetische Störungen.

Derzeit bieten die bürstenlosen Servomotoren der Reihen SHX und SPX die Wahl zwischen digitalem Singleturn- oder Multiturn-Drehgeber mit mittlerer Auflösung (20-Bit => 1.048.576 LSB pro Umdrehung) und einer Genauigkeit von ±60 Bogensekunden. Zusammen mit der hochgenauen Steuerung, dem neuen Flexium+ CNC-Kernel von NUM, ermöglicht diese Drehgeberauflösung sehr glatte interpolierte Bewegungsprofile und eine sehr genaue Drehzahleinstellung. Beide Drehgeber sind auch in einer Sicherheitsversion verfügbar, die mittels eines zertifizierten, sicheren Protokolls Lage- plus redundante Lagewerte an den Servoantrieb zurückmeldet und damit SIL 2 der Norm zur funktionalen Sicherheit (EN 61800-5-2) erfüllt. Darüber hinaus entwickelt NUM derzeit eine Reihe hochauflösender 23-bit Drehgeber mit einer Genauigkeit besser ±45 Bogensekunden für Anwendungen, die eine ultragenaue Positionierung fordern.

Für die Maschinensicherheit verantwortliche Konstrukteure profitieren in erheblichem Maß von der engen funktionellen Verzahnung der SHX/SPX Servomotoren mit den NUMDrive X Servoantrieben. Jedes Antriebsmodul kann eine Vielzahl an Sicherheitsfunktionen zur Bewegungsüberwachung enthalten, wie sichere Drehmoment Abschaltung, sicherer Stop 1 und 2, sicher begrenzte Geschwindigkeit usw. Alle kritischen Systemoperationen werden von einer zentralen Sicherheits-SPS überwacht, die integraler Bestandteil der Flexium+ CNC ist. Der modulare Ansatz ist sehr kosteneffektiv, da er umfassende Sicherheitsfunktionen auf einzelnen Maschinenachsen mit einer minimalen Anzahl zusätzlicher Komponenten möglich macht.

In Standardausführung verfügen die SHX-Motoren über ein lackimprägniertes Gehäuse mit einer Dichtigkeit entsprechend IP64, die Wellendurchführung entspricht dabei IP54. Die SPX-Motoren verfügen über eine spezielle, korrosionsbeständige Beschichtung, womit sowohl Gehäuse als auch Wellendurchführung IP67 entsprechen. Für Anwendungen, die noch höhere Dichtigkeit der Wellendurchführung erfordern, z. B. weil die Welle Schneidflüssigkeiten direkt ausgesetzt ist, können die Motoren durch den vorhandenen Druckluftanschluss mit Sperrluft beaufschlagt werden.

Alle bürstenlosen Servomotoren der Reihen SHX und SPX sind mit glatter Welle oder mit Passfeder verfügbar, einer elektrisch betätigten Permanentmagnet-Haltebremse (Option) und einer Auswahl unterschiedlicher Statorwicklungen. Sie sind für Umgebungstemperaturen bis 40 Grad Celsius ausgelegt, bei Beachtung des entsprechenden Deratings sind auch höhere Temperaturen, bis 55 Grad Celsius, möglich.