Motor-Serien AM2000, AM3000, AM3500, AL2000, AL3800, AS1000
Hochdynamische, bürstenlose Servomotoren AM2000, AM3000, AM3500
Die Synchron Servomotoren sind bürstenlose Drehstrommotoren nach EN 60034-7 und mit Permanentmagneten im Rotor ausgestattet. Das hochwertige Neodym-Magnetmaterial trägt wesentlich dazu bei, dass diese Motoren hochdynamisch gefahren werden können. Im Stator ist eine dreiphasige Wicklung untergebracht, die elektrisch durch den Servoverstärker versorgt wird. Der Motor ist bürstenlos, die Kommutierung wird elektronisch im Servoverstärker vorgenommen.
Die Wicklungstemperatur wird über Temperatursensoren in den Statorwicklungen überwacht und über einen potenzialfreien Kontakt (Öffner) gemeldet. Die Motoren haben als Rückführeinheit standardmäßig einen Resolver eingebaut, können aber auch mit Single- oder Multiturn-Absolutwertgebern bestückt werden. Die Servoverstärker werten die Feedbacksignale aus und speisen die Motoren mit Sinusströmen.
Die Kraftübertragung erfolgt nach EN 42955 über das zylindrische Wellenende mit Anzugsgewinde, optional mit Passfedernut. Die Motoren entsprechen der Isolierstoffklasse F nach IEC 60085 und sind in Schwinggüte A nach EN 60034-14 ausgeführt. Die Schutzart der Motoren ist IP 65/54 und kann mit Einsatz eines Wellendichtrings auf IP 65/65 erhöht werden.
Die trägheitsarmen Beckhoff Servomotoren der Baureihe AM3000, die auf neuen Werkstoff- und Fertigungstechnologien basieren, kommen überwiegend bei hochdynamischen Motion-Anwendungen zum Einsatz. Mehr Drehmoment bei möglichst kleinen Baugrößen zu erzeugen, ist Ziel der meisten Motorentwicklungen. Dabei reduzieren sich die zu bewegenden Lasten nicht im gleichen Maß, sondern steigen oftmals mit jeder Maschinengeneration weiter an. Die Verschlechterung des Trägheitsverhältnisses zwischen Last und Motor geht jedoch auf Kosten der Regelgüte – im Extremfall führt es zur Instabilität des mechanischen Systems. Um die daraus resultierenden Kosten zu vermeiden, kann auf einen Motor der Serie AM3500 zurückgegriffen werden. Die höhere Trägheit dämpft das mechanische System.
Die Motoren AM2000 verfügen über abgewinkelte, im 90° Winkel versetzbare Stecker für Leistungsversorgung und Feedback. Beim AM3000 und AM3500 sind die Stecker stufenlos drehbar. Resolver-, Encoder- und Leistungsleitungen werden von Beckhoff, als Zubehör vorkonfektioniert und in verschiedenen Längen angeboten.
Als Zubehör für die Servomotoren AM2xxx, AM3xxx werden Planetengetriebe vom Typ AG2xxx angeboten.
Kompakte Kraftpakete: Linearmotoren AL2xxx, AL3xxx
Vervollständigt wird die Motorenpalette durch die 3-phasigen Linear Servomotoren der Baureihen AL2000, AL2400 und AL2800. Die Linearmotoren lassen sich überall dort einbauen, wo die rotatorische Bauart an mechanische Grenzen beim Einbau stößt oder wo ein besonderes Antriebsverhalten hinsichtlich Dynamik, Gleichlauf oder Beschleunigung gefordert ist.
Die Linear Servomotoren unterliegen keinem mechanischen Verschleiß und lassen sich einfach in Betrieb nehmen. Zudem können mehrere Motoren gleichzeitig auf einer Bahn betrieben werden; für den Konstrukteur ein nicht zu unterschätzender Nutzen. Der Verfahrweg lässt sich nahezu unbegrenzt auslegen. Mit dem hohen Beschleunigungsverhalten können die Linear Servomotoren Positioniergeschwindigkeiten bis 10 m/s erreichen – mit einer hohen Kraftkonstante und bei einem sehr guten Kraft-Masse-Verhältnis.
Alle drei Motorbaureihen haben den gleichen Polabstand. Dies hat den Vorteil, dass die Einstellung der Antriebsverstärker sowie die Anpassung an einen linearen Encoder oder das MES-System immer gleich bleiben. Das spart Zeit bei der Inbetriebnahme. Grundsätzlich ist es ebenfalls möglich, mehrere Primärteile auf einer Magnetbahn zu betreiben. In diesem Fall sinken die Installations- und Komponentenkosten erheblich und machen den Einsatz von Linearmotoren auch in sonst unüblichen Applikationen interessant.
Die Linearmotoren der Serie AL3000 verfügen – im Unterschied zu denen der Serie AL2000 – über keinen Eisenkern. Dies hat den Vorteil, dass das Spulenteil nicht von den Permanentmagneten angezogen wird und auch kein so genanntes „Cogging“, also das Auftreten von Rastkräften durch die magnetische Anziehungskraft zwischen Permanentmagneten und Eisenkern, entsteht. Die Vorteile der eisenlosen Linearmotoren kommen besonders in der Halbleiter- und Plasma/LCD-Panel-Produktion zur Geltung, wo es auf extremen Gleichlauf und Positioniergüte ankommt.
Maßstabloses Feedbacksystem für Linearmotoren AL2xxx
Zum Betrieb von Linearmotoren benötigt man ein Feedbacksystem für die Kommutierung und zur Erfassung der Drehzahl und Position. Normalerweise besteht dieses Messsystem aus einem Lesekopf und einem Maßstab, der parallel zum Verfahrweg angebracht wird. Die Aufwendungen für das Gesamtsystem steigen mit der Länge des Verfahrweges. Aus diesem Grund hat Beckhoff ein Messsystem entwickelt, welches das Magnetfeld der Permanentmagneten der Magnetplatte erfasst und mit Hilfe einer eingebauten Elektronik dem Servoverstärker der Reihe AX2000/AX2500 Inkremental-Gebersignale zur Kommutierung, Drehzahl- und Lageregelung zur Verfügung stellt. Das Messsystem liefert eine Sinus-Schwingung pro logischer Motorumdrehung. Eine logische Motorumdrehung entspricht dem Abstand von zwei gleichpoligen Magneten, also z. B. zwischen zwei Nordpolen. Bei den Linearmotoren der Serie AL2xxx ist dieser Abstand mit 24 mm sehr kurz, wodurch man eine sehr hohe Auflösung erhält. Das macht sich insbesondere im Gleichlauf und durch ein geringes Laufgeräusch bemerkbar. Die erzielbare Genauigkeit von ±0,1 mm genügt für einfache Positionieraufgaben und hängt auch zu einem großen Teil von der mechanischen Genauigkeit und Position der Magneten des Fahrweges ab. Der Einfluss von Temperaturschwankungen und externen Störfeldern wird kompensiert.
Schrittmotoren AS1000
Mit den Schrittmotoren der Serie AS1xxx steht neben den Synchron Servomotoren eine preiswerte Alternative für den kleinen und mittleren Leistungsbereich zur Verfügung. Unterschiedliche Schrittmotortypen, mit einem Drehmoment von 0,38…5 Nm, werden als Stellantriebe oder Hilfsachsen eingesetzt.