SD4B: Kompaktes Platzwunder mit vielen Features Kompakter Frequenzumrichter für Niedervolt-Motoren

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Neu im Sortiment von Sieb & Meyer ist der besonders kompakte SD4B: Der Nachfolger des SD2B plus eignet sich vor allem für den optimierten Betrieb von schnelldrehenden Niedervolt-Synchron- und Asynchronmotoren, aber auch für den Einsatz als hochdynamischer Servoverstärker für Niedervolt-Servomotoren. Somit ist er die ideale Wahl für Mikro-Werkzeugmaschinen, wie sie zum Beispiel in der Dental- und Schmuckindustrie benötigt werden.

Schon auf den ersten Blick zeichnet sich der SD4B durch ein IP20-Gehäuse in sehr kompakter Bauweise aus: Die geringe Breite von nur 25 mm benötigt äusserst wenig Bauraum. «Somit ist das Gerät ideal für alle Anwendungen, bei denen eine Niedervolt-Hochfrequenzspindel zum Einsatz kommt», erläutert Markus Finselberger, Leiter Vertrieb Antriebselektronik bei Sieb & Meyer. «Denn diese Spindeln sind oft in sehr kompakten Maschinen verbaut, demzufolge ist auch der für die Elektronikkomponenten zur Verfügung stehende Bauraum im Schaltschrank begrenzt.»

Ebenso wichtig ist, dass der SD4B aufgrund seiner hochdynamischen Regelung und hohen Schaltfrequenzen eine möglichst geringe Erwärmung der Motoren bei maximaler Leistung gewährleistet. Davon profitieren insbesondere die sensiblen Lager der Spindeln, aber auch die Qualität der Werkstücke bei der Bearbeitung. Speziell die Schmuck- und Uhrenindustrie, aber auch der Dentalmarkt, setzt höchste Ansprüche an die Oberflächenqualität, die durch den Einsatz von Produkten aus dem Hause Sieb & Meyer, wie dem SD4B, ideal erfüllt werden.

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Der SD4B eignet sich besonders für den Einsatz in kleinen CAD/CAM-Fräsmaschinen, wie sie zum Beispiel in Dentallabors oder in kleinen Bearbeitungszentren für Gravier-, Fräs- oder Schleifarbeiten bspw. für die Uhrenindustrie zum Einsatz kommen. «Dentalfräsmaschinen zum Beispiel sind sehr kompakt gebaut, sodass Zahnärzte sie unter anderem auch ohne Probleme vor Ort in ihren Praxen unterbringen können. Es gibt Modelle, die nicht viel grösser sind als ein Brotbackautomat», erläutert Markus Finselberger. «Entsprechend darf die Technik rund um die Spindel, also Steuerung und Antriebselektronik, nicht viel Platz einnehmen.»

Hohe Taktfrequenzen eröffnen Vorteile

Der SD4B ermöglicht dank hoher Taktfrequenzen von bis zu 32 kHz den sensorlosen Betrieb von Synchronmotoren bis 240.000 1/min und Asynchronmotoren bis 360 000 1/min. Mit einer Kommutierungsfrequenz bis zu 64 kHz kann eine noch genauere Regelung erreicht werden. Die Notwendigkeit zur Verwendung externer Filtermodule (Motordrosseln oder Sinusfilter) wird dank der hohen Taktfrequenzen weiter gesenkt. Neben dem sensorlosen Betrieb erlaubt der Frequenzumrichter SD4B im Hochgeschwindigkeitsbereich einen sensorbehafteten Betrieb bspw. von Motoren mit überlagerter Synchronisationsfunktion. So lassen sich mehrere Hochgeschwindigkeitsmotoren im Master-/Slave-Betrieb winkelsynchron betreiben, was zum Beispiel im Bereich der optischen Systeme hilfreich ist. Die robuste Drehzahlregelung erlaubt dabei auch hohe Massenträgheitsverhältnisse zwischen Motor und Werkzeug.

Mehr Sicherheit für den Bediener

Weil auch beim Betrieb von besonders kleinen Maschinen die Sicherheitstechnik eine immer grössere Rolle spielt, bietet der SD4B zudem standardmässig die Sicherheitsfunktion STO (Safe Torque Off – sicher abgeschaltetes Drehmoment). STO gewährleistet, dass Motoren drehmomentfrei geschaltet werden bzw. ein Wiederanlauf verhindert wird. «So lassen sich steigende Anforderungen an die Maschinensicherheit kostengünstig realisieren», betont Markus Finselberger. «Wir sehen die Entwicklung hin zu mehr Betriebssicherheit von Maschinen in vielen Branchen und reagieren entsprechend mit einer Integration von wichtigen Sicherheitsfunktionen in unsere Geräte.»

Wie alle Geräte der Sieb & Meyer AG verfügt auch der SD4B standardmässig über einen integrierten Lastindikator zur hochgenauen Auswertung des drehmomentbildenden Stroms. Diese Funktion kann bspw. zur Werkzeugüberwachung hinsichtlich Überwachung von Werkzeugbruch, Werkzeugverschleiss, des Anfunkens (GAP and Crash) oder zur optimalen Regelung des Bearbeitungsvorschubs genutzt werden. Durch die Nutzung des Lastindikators profitieren Kunden von geringeren Systemkosten durch die Einsparung kostenintensiver Überwachungssensorik, z.B. Körperschallsensoren.

Darüber hinaus ist beim SD4B standardmässig eine interne Logikspannungsversorgung vorgesehen – die externe 24 VDC-Versorgung kann somit entfallen, was eine Reduzierung des Verdrahtungsaufwands ermöglicht. Speziell im Fall von Mehrachsanwen-
dungen erlaubt die DC-Versorgungsspannung den Betrieb mit einem zentralen Netzteil; dadurch lässt sich wiederum das Gesamtsystem kostengünstiger realisieren.

Kommunikation über zahlreiche Schnittstellen

Auch die Parametrierung des Geräts gestaltet sich besonders einfach: Über die Software drivemaster4 können anhand der Basisdaten üblicher Motordatenblätter unkompliziert Parametersätze für Synchron- oder Asynchronmotoren erstellt werden. «Als Parametrierschnittstelle haben wir uns bei der SD4x-Geräteserie für eine standardisierte Ethernet-Schnittstelle entschieden», so Markus Finselberger. «Ethernet ist der Industriestandard und speziell bei hochfrequenten Applikationen weniger störanfällig als eine USB-Schnittstelle.»

Für die Kommunikation mit einer übergeordneten Steuerung stehen standardisierte Feldbus-Schnittstellen zur Verfügung. Der SD4B unterstützt standardmässig die Kommunikationsprotokolle CAN, CANopen, Modbus RTU und Modbus TCP. Optional ist die Kommunikation über eine EtherCAT-Schnittstelle möglich, Profinet und Powerlink stehen zur Verfügung. Dies ist ein wesentlicher Vorteil im Vergleich zum Vorgänger SD2B plus. Neben einer TTL-Schnittstelle verfügt das Gerät über jeweils fünf digitale Ein- und Ausgänge, sowie die Möglichkeit Hall-Geber auszuwerten. Die Versorgung des Geräts kann bspw. mit einem Schaltnetzteil realisiert werden. Der SD4B verfügt über einen weiten Eingangsspannungsbereich von 24 V bis 80 V, was die optimale Anpassung an die spezifische Nennspannung des Motors ermöglicht. Häufig stehen passende DC-Spannungen bereits in der Maschine zur Verfügung (z.B. 24 V, 48 V) und machen damit die Integration besonders einfach und günstig.

Flexibel anpassbar und einsatzfähig

Das Fazit: Der SD4B ist ein Problemlöser, wenn es bei kleinen Werkzeugmaschinen mit Ausgangsleistungen bis zu 1 kW darum geht, Bauraum einzusparen und gleichzeitig bei höchster Performance vom Einsatz modernster Features zu profitieren. Generell dienen die Seriengeräte von Sieb & Meyer als Grundlage für mögliche kundenspezifische Entwicklungen. «Nicht zuletzt sollte erwähnt werden, dass das Gehäuse des SD4B baugleich zum Vorgängermodell SD2B plus ist», so Markus Finselberger abschliessend. «Somit ist ein Umstieg vom SD2B plus auf die neue Geräteserie für unsere Kunden problemlos umsetzbar.» Durch die NRTL/CSA-Zertifizierung können Anwender die Geräte ohne zusätzliche Abnahmen in Systeme für den US-amerikanischen Markt integrieren.

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