Smart Protection: Probleme mit der Motorenauslegung?! – Simulation hilft!

Stefan Hecht, Baumüller Nürnberg GmbH

Lesedauer ca. min.

Baumüller Smart Value
Holen Sie mit IoT mehr aus Ihrer Antriebstechnik raus: Baumüller Smart Value steht für den Mehrwert, den intelligente Antriebstechnik für Maschinenbau und Maschinenbetreiber bietet. Mit Baumüller Smart Value erweitern wir den Leistungsumfang unserer Servoantriebe: Auf Basis der schon vorhandenen Daten wie Leistung, Strom, Drehmoment, Drehzahl oder Position werden dem Anwender weitere wichtige Informationen z.B. zum Betriebszustand der Maschine geliefert oder direkt im Antrieb Entscheidungen getroffen, um Maschinenausfälle zu vermeiden. Das gleiche gilt für die zugehörige Auslege-Software: Mit ihr wird die Motor-Regler-Kombination optimal für die jeweilige Applikation dimensioniert und die Regler parametriert. Darüber hinaus kann über Simulation die Auslegung sofort am digitalen Zwilling verifiziert und direkt optimiert werden.

Das Problem

Das empfohlene Lastträgheitsverhältnis liegt bei 1:10, d.h. das Trägheitsmoment der Last sollte typischerweise maximal zehnmal so groß sein wie das des Motors. Im konkreten Beispiel ist das Trägheitsmoment des Drehtellers 500 Mal größer als das des Motors.

Die Herausforderung

Use Case 5: Auslegung eines Drehtellers

Wenn das Lastträgheitsverhältnis überschritten wird, muss häufig ein größerer Motor mit höherem Trägheitsmoment genutzt werden, obwohl die höhere Leistung gar nicht benötigt wird. Ein solcher Sicherheitspuffer war nötig, um bei der Inbetriebnahme keine unliebsame Überraschung zu erleben.

Die Lösung

ProSimulation bietet die Möglichkeit das Antriebsverhalten schon in der Konstruktionsphase realitätsnah zu testen. Der Kunde stellte hierfür das geforderte Bewegungsprofil und die mechanischen Daten der Mechanik zur Verfügung. Auf Basis dieser Daten konnte ein Simulationsmodell erstellt werden.
Damit konnte das Antriebsverhalten bewertet werden – obwohl die Maschine noch gar nicht existiert.

Simulationsmodell des Drehtellers

Mithilfe der integrierten FFT-Analysefunktion wurde die Mechanik bewertet, die charakteristische Eigenfrequenz erkannt und die entsprechenden Filtereinstellungen im Datensatz vorgenommen.

Positionssollwert (gelb), Positionsistwert (grün) und Schleppfehler (magenta) während eines Positioniervorgangs

Die Simulationsergebnisse zeigen, dass aufgrund der mechanisch sehr steifen Anbindung des Drehtellers an den Motor und der damit verbundenen hohen Eigenfrequenz, die geforderte Dynamik und Genauigkeit trotz des hohen Lastträgheitsverhältnisses erreicht wird.

Die Simulation hat eine präzise Motordimensionierung ermöglicht. Der Kunde profitiert also von einem kosten- und bauraumoptimierten Antriebssystem. Und ganz nebenbei wurde die Optimierung des Antriebs bereits virtuell durchgeführt, was wertvolle Inbetriebnahmezeit an der realen Anlage spart.

Haben Sie noch Fragen?

Stefan Hecht
Simulation I Baumüller Nürnberg GmbH

Unser zuständiger Experte hilft Ihnen gerne weiter.

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