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Frequenzumrichter SD2S

Leistungsfähig, flexibel und kompakt – das ist der Frequenzumrichter SD2S von SIEB & MEYER. Die zur Verfügung stehenden Regelungstechnologien ermöglichen den Antrieb von synchronen und asynchronen Motoren bis zu einer Drehzahl von 480.000 1/min.

Ein grundlegendes Augenmerk ist dabei eine möglichst geringe Erwärmung der Motoren zu gewährleisten, da im Speziellen hochdrehende Motoren aufgrund des geringeren Rotorvolumens nur geringe Übertemperaturen zulassen. Im Weiteren stellt eine geringe Motortemperatur die Grundlage für eine hohe Bearbeitungsgüte dar.

Highlights

Umfangreiche Antriebsfunktionen

  • Funktion:  Frei wählbare Antriebsfunktionen SVC, U/f-PWM, HS-Block und Servo.
     
  • Vorteil:  In Abhängigkeit von den Applikationsanforderungen kann die optimale Antriebsfunktion ausgewählt werden.
     
  • Nutzen:  Beste Systemperformance.

Universelles Motorgeber-Interface

  • Funktion:  Resolver, Encoder/Linearmaßstab (TTL oder Sin/Cos), EnDat, Hiperface, SSI, Hall-Sensor, linearer Hall-Sensor, Feldplatte, NAMUR-Sensor.
     
  • Vorteil:  Hohe Flexibilität bei der Auswahl des Motorgeber-Interfaces.
     
  • Nutzen:  Geringere Systemkosten und keine Bindung an einen Motorenhersteller.

Lastindikator

  • Funktion:  Standardmäßig bietet der SD2S eine hochgenaue Auswertung des drehmomentbildenden Stroms.
     
  • Vorteil:  Die Auswertung kann zur Werkzeugüberwachung genutzt werden. Dazu zählen die Erkennung von Werkzeugbruch, Werkzeugverschleiß, das Anfunken (GAP and Crash) und eine optimale Regelung des Bearbeitungsvorschubs.
     
  • Nutzen:  Geringere Systemkosten und Einsparung kostenintensiver Überwachungssensorik.

Das Multitalent

Je nach Anwendung kann der Betrieb geberlos oder geberbehaftet erfolgen. Für den geberbehafteten Betrieb bietet SD2S die Möglichkeit, die gängigen Gebersysteme auszuwerten.

Die Anbindung an die übergeordnete Steuerung erfolgt über analoge Sollwertsignale (+/-10 V), digitale E/As, RS232, USB, CAN-bus, PROFIBUS*, PROFINET* oder EtherCAT (CoE)**.

*Über Gateway
**CoE = CAN over EtherCAT.

Einfach und robust

Zusätzlich zu den Grundeigenschaften bezüglich der geringen Motorerwärmung, bietet der SD2S für Anwendungen bis zu einer Drehzahl von 120.000 1/min. zwei Antriebsfunktionen, die sich durch eine einfache Parametrierung und einen robusten Betrieb auszeichnen. Für Asynchronmotoren kommt die U/f-PWM-Antriebsfunktion zum Einsatz.

Hierbei kann der Anwender mittels U/f-Kennlinie die Motor-Parametrierung mit einer grafischen Unterstützung vornehmen. Die Nutzung der U/f-Kennlinie ist dabei eine, z.B. im Bereich von Schleifanwendungen, etablierte Form der Motorparametrierung, sodass Anwender auf dieser Erfahrung aufbauen können.

Im Fall von Synchronmotoren steht die Antriebsfunktion SVC (Sensorless Vector Control) zur Verfügung. Diese baut auf das typischerweise im Motordatenblatt aufgeführte Ersatzschaltbild auf. Die SVC-Antriebsfunktion ermöglicht einen 4-Quadranten-Betrieb von hochdrehenden Synchron-Motoren und -Generatoren, sodass Hochgeschwindigkeitsanwendungen, z.B. Turbogebläse oder Turbinen zur Nutzung von Prozessenergie, mit dem SD2S bedient werden können.

Die Schnittstellen des Frequenzumrichters SD2S

  1. Integrierte Sicherheit „STO“:
    Anlaufsperre zum Erreichen der Kategorie 4/PL e gemäß EN ISO 13849-1:2015 und EN 61508:2010 SIL3
  2. USB-Anschluss, Parametrierung, Diagnose und Betrieb
  3. 2 TTL-Encoder-Eingänge und -Ausgänge
  4. RS232 / CAN-Schnittstelle
  5. 2 TTL-Encoder-Eingänge und -Ausgänge
  6. 2 analoge Sollwert-Schnittstellen: +/-10 V; 
    2 analoge Ausgänge: 0-10 V
  7. Universelles Motorgeber-Interface:
    Hall-Sensor, linearer Hall-Sensor, Feldplatte, NAMUR-Sensor (Impulsgeber), Sin/Cos-Geber, Resolver
  8. 9 digitale Eingänge und 5 digitale Ausgänge
  9. SERVOLINK 4 über Lichtwellenleiter-PROFIBUS-Adapter
  10. Netzeinspeisung
  11. Motoranschluss

 

PROFIBUS und PROFINET über Gateway

Optional: EtherCAT (CoE)

Antriebsfunktionen und Sicherheitstechnik

SVC
U/f PWM
Servo
STO

Technologiefunktionen für Schleifanwendungen

Multiparametersätze

Die Flexibilität von Schleifmaschinen wird sehr stark dadurch bestimmt, möglichst schnell und einfach unterschiedliche Schleifspindeln zum Einsatz zu bringen. Durch die Möglichkeit im SD2S bis zu 64 Motorparametersätze zu speichern, ist ein variabler Betrieb mit unterschiedlichen Motoren möglich. Die Anwahl der Parametersätze kann dabei über die digitalen Eingänge codiert werden bzw. alternativ über die zur Verfügung stehenden Datenschnittstellen erfolgen.
 

Anfunkerkennung

Der Lastindikator ist eine Standardfunktion, die in allen Geräten der SD2x-Reihe integriert ist. Es handelt sich dabei um eine Funktion zur Zustandsüberwachung des Wirkstromes von Motorspindeln. Diese Funktion generiert eine Meldung, sobald eine vorab eingestellte Motorauslastung überschritten wurde. Die Funktion basiert, im Gegensatz zu Körperschallsensoren, nicht auf akustischen Sensoren. Ausgewertet wird der tatsächliche Wirkstrom des Motors. Dadurch wird eine sehr hohe Genauigkeit bei der Detektion von Laständerungen des Motors erzielt. Durch die Belastung, welche bspw. durch den Kontakt zwischen Werkzeug und Werkstück erzeugt wird, steigt der Strom im Motor signifikant an. Dies kann durch den Lastindikator detektiert werden. Zusätzliche externe Komponenten werden obsolet.
 

Der Lastindikator kann wie folgt genutz werden:

  • als Indikation für einen Werkzeugbruch
  • als führendes System in Abrichtprozessen
  • für μ-genaues Detektieren der Berührung zwischen Werkzeug und Werkstück (Anfunken / Antasten)
  • als Indikation für einen erforderlichen Werkzeugwechsel aufgrund von Verschleiß
  • als Indikation für eine erforderliche Reduzierung des Vorschubs (Steigerung der Produktivität durch Verringerung der Air-cutting-time)
  • für einen vollautomatischen Einrichtbetrieb
  • als Ersatz für akustische Sensortechnologie (Körperschall)
     

Inbetriebnahme- und Parametriersoftware: drivemaster2

Die Oszilloskop-Funktion ermöglicht die Optimierung der Motoren in der Maschine mit dem drive-setup-tool ohne zusätzliches Messzubehör.

Die übersichtlich gestaltete Software ermöglicht durch Grafiken und Blockschaltbilder eine intuitive Parametrierung. Der „Parameter-Wizard“ führt Schritt für Schritt durch die Inbetriebnahme und unterstützt durch interaktive Hilfen und Kommentare.

Bedienteil (optional)

LCD-Statusanzeige zur Darstellung von Betriebsdaten:

  • Parametern
  • Drehzahl Soll / Ist
  • Lastanzeige
  • Aktive Spindel
  • Fehlermeldungen
     

LED-Statusanzeigen für:

  • Betriebsbereit
  • Tastenfeld zur Bedienung, Spindelanwahl und Parametrierung

Technische Spezifikationen SD2S Frequenzumrichter

Gerätetyp Nennleistung1 Nennstrom Spitzenstrom/Zeit Max. Ausgangsspannung1 HxBxT (mm) Gewicht Kühlung
Kompaktgeräte - 1 x 50 VAC Einspeisung
0362X40DA 330 VA 10 Aeff 14 Aeff/5 s 3 x 45 VAC 249 x 70 x 188 2,5 kg Luft
Kompaktgeräte - 1 x 110...230 VAC Einspeisung
0362X40DC 1,5 kVA 10 Aeff 14 Aeff/5 s 3 x 200 VAC 249 x 70 x 188 2,5 kg Luft
0362X40EC 1,5 kVA 10 Aeff 28 Aeff/2 s 3 x 200 VAC 249 x 70 x 188 2,5 kg Luft
Kompaktgeräte - (3)1 x 110...230 VAC Einspeisung
0362X41EC 3,8 kVA (6,9 kVA2) 20 Aeff 28 Aeff/5 s 3 x 200 VAC 253 x 104 x 188 3,5 kg Luft
0362X41IC 3,8 kVA (6,9 kVA2) 20 Aeff 56 Aeff/2 s 3 x 200 VAC 253 x 104 x 188 3,5 kg Luft
Kompaktgeräte - 3 x 200...480 VAC Einspeisung
0362X40EF 4,3 kVA 7 Aeff 28 Aeff/5 s 3 x 410 VAC 249 x 70 x 232 3,5 kg Luft
0362X41EF 9,7 kVA 14 Aeff 28 Aeff/5 s 3 x 410 VAC 253 x 104 x 188 3,5 kg Luft
0362X41IF 9,7 kVA 14 Aeff 56 Aeff/2 s 3 x 410 VAC 253 x 104 x 188 3,5 kg Luft
0362X49IF3) 9,7 kVA 14 Aeff 56 Aeff/0,4 s 3 x 410 VAC 279 x 90 x 220 3,9 kg Luft
0362X45EF 15,9 kVA 23 Aeff 28,3 Aeff/5 s 3 x 410 VAC 390 x 181 x 178 7,8 kg Luft
0362X45IF 20,8 kVA 30 Aeff 56,6 Aeff/2 s 3 x 410 VAC 390 x 181 x 178 7,8 kg Luft
0362X46IF 24,2 kVA 35 Aeff 56,6 Aeff/5 s 3 x 410 VAC 460 x 190 x 220 13,7 kg Luft
0362X46LF 30,5 kVA 44 Aeff 70,7 Aeff/5 s 3 x 410 VAC 460 x 190 x 220 13,7 kg Luft
0362X48MF 55,4 kVA 80 Aeff 113 Aeff/5 s 3 x 410 VAC 429 x 272 x 265 19 kg Luft
0362X48OF 55,4 kVA 80 Aeff 113 Aeff/5 s 3 x 410 VAC 429 x 200 x 262 15 kg Wasser


X = 1: CAN-Bus
X = 2: EtherCAT und CAN-Bus
1) Nennleistung und max. Ausgangsspannung bei kursivgedruckter Netzspannung/Versorgungsspannung
2) Leistung bei 3-phasiger Netzspannung
3) NRTL-zerifiziert

Technische Spezifikationen SD2S Light
ohne Motorgeber-Interface für Messsysteme, mit CAN-Bus

Gerätetyp Nennleistung1 Nennstrom Spitzenstrom/Zeit Max. Ausgangsspannung1 HxBxT (mm) Gewicht Kühlung
Kompaktgeräte - 1 x 110...230 VAC Netzspannung
0362120DC 1,5 kVA 10 Aeff 14 Aeff/5 s 3 x 200 VAC 249 x 70 x 188 2,5 kg Luft
0362120EC 1,5 kVA 10 Aeff 28 Aeff/2 s 3 x 200 VAC 249 x 70 x 188 2,5 kg Luft
Kompaktgeräte - (3)1 x 110...230 VAC Netzspannung
0362121EC 3,8 kVA (6,9 kVA2) 20 Aeff 28 Aeff/5 s 3 x 200 VAC 253 x 104 x 188 3,5 kg Luft
0362121IC 3,8 kVA (6,9 kVA2) 20 Aeff 56 Aeff/2 s 3 x 200 VAC 253 x 104 x 188 3,5 kg Luft
0362129EC3) 3,8 kVA (6,9 kVA2) 20 Aeff 28 Aeff/1 s 3 x 200 VAC 279 x 90 x 220 3,9 kg Luft
Kompaktgeräte - 3 x 200...480 VAC Netzspannung
0362121EF 9,7 kVA 14 Aeff 28 Aeff/5 s 3 x 410 VAC 253 x 104 x 188 3,5 kg Luft
0362121IF 9,7 kVA 14 Aeff 56 Aeff/2 s 3 x 410 VAC 253 x 104 x 188 3,5 kg Luft


1) Nennleistung und max. Ausgangsspannung bei kursivgedruckter Netzspannung/Versorgungsspannung
2) Leistung bei 3-phasiger Netzspannung
3) NRTL-zertifiziert 

Anwendungen

  • Hochgeschwindigkeitsspindeln sind die Schlüsselkomponenten in einer Werkzeugmaschine. Nur wenn diese optimal betrieben werden, kann auch die erhoffte Bearbeitungsgenauigkeit, Produktivität und Standzeit der gesamten Maschine gewährleistet werden. 

  • Schleifanwendungen nehmen im Bereich der Werkzeugmaschinen eine Sonderstellung ein. So muss zum Beispiel beim Innenrundschleifen ein sensorloser Betrieb von Asynchron- und Synchronspindeln bis 250.000 1/min ermöglicht werden. 

  • Beim Abrichten ist es extrem wichtig, dass die Spindeltemperatur niedrig gehalten wird, denn eine Temperaturentwicklung in der Spindel bedeutet auch ein Längenwachstum und dadurch eine Positionsverlagerung des Werkzeugs. 

  • Kleine CAD/CAM-Fräsmaschinen werden zum Beispiel in Dentallabors, für Schmuck- oder Gravierarbeiten sowie bei der Erstellung von Werbedisplays eingesetzt.

  • Hochgeschwindigkeits-Dicing-Spindeln sind die Schlüsselkomponenten in Maschinen zur Verfeinerung von Mikrochips – auch Wafer-Dicing genannt.

  • Im Bereich von Strömungsmaschinen kann die Erhöhung der Systemdrehzahl bzw. der Verzicht eines Getriebes einen Beitrag zur kontinuierlichen Steigerung der Systemeffizienz leisten. 

  • Eine Vielzahl von Technologien im Bereich der Restenergienutzung oder der mechanischen Energiespeicherung benötigen prinzipiell den Einsatz von Hochgeschwindigkeitsmotoren/-generatoren und die Möglichkeit, den Strom netzkonform ins Stromnetz einzuspeisen. 

  • Zerstäubungsprozesse, z.B. die Herstellung von Milchpulver oder die Rauchgasbehandlung, bedingen hohe Umfangsgeschwindigkeiten. Anstelle von langsam drehenden Normmotoren ist es daher erforderlich, entsprechende Hochgeschwindigkeitsmotoren einzusetzen. 

  • Kältemaschinen mit Turbo- oder Zentrifugalverdichtern arbeiten mit hohen Drehzahlen. Kein Problem für die Frequenzumrichter von SIEB & MEYER, bei denen das verwendete Regelverfahren zudem für eine außergewöhnlich geringe Rotorerwärmung sorgt.

  • Polygonscanner basieren auf speziellen Optiken und werden unter anderem in Sortiermaschinen eingesetzt.

  • Bei Schraubanwendungen ist Präzision unabdingbar: Wenn die Vorgabe lautet, eine Schraube exakt mit einem definierten Drehmoment anzuziehen, dann muss der Servoverstärker das auch so umsetzen. 

  • In Maschinen für das Direktbelichten, Drucken und die Laserbearbeitung kommen hochkomplexe „Bearbeitungsköpfe“ zum Einsatz, welche von einem leistungsfähigen PC und der dazugehörigen Anwendungssoftware gesteuert werden. 

  • Die für das mechanische Fräsen von Leiterplatten optimierten CNC-Steuerungen mit der dazugehörigen Antriebselektronik von SIEB & MEYER bieten Ihnen eine Systemlösung, die höchste Genauigkeit, Produktivität und Prozesssicherheit Ihrer Maschine gewährleistet.

  • Mit der für das Ritzen von Leiterplatten optimierten SIEB & MEYER-CNC-Steuerung und der dazugehörigen Antriebselektronik, erhalten Sie eine Systemlösung, die höchste Flexibilität, Produktivität und Prozesssicherheit Ihrer Maschine gewährleistet.

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