Es gibt eine Reihe von Situationen, in denen es erforderlich sein kann, einen vorhandenen Motor durch ein neueres Servomodell zu ersetzen. Dazu können gehören: Abkündigung des Produkts, Kostensenkung, Lieferzeit-Probleme oder ein Upgrade auf neuere Technologien. Die Details der jeweiligen Anwendungen können sich in einer endlosen Reihe von Faktoren niederschlagen, die alle zu berücksichtigen sind. In diesem Beitrag werde ich versuchen, die wichtigsten davon (kurz) zu nennen und in die richtige Reihenfolge zu bringen.
1. Sinnvolle Gründe
Egal, aus welchem Grund ein Motor ausgetauscht werden soll, der wichtigste und nie zu vergessende Aspekt der Aufgabe ist: die Risikominimierung. Ein korrekter Motorwechsel ist derjenige, bei dem die Anzahl der Probleme, die hierdurch entstehen können, von vornherein minimiert wird. Wenn das potentielle Risiko eines Motorwechsels nicht mit großer Sorgfalt behandelt wird, besteht eine höhere Möglichkeit des Systemausfalls.
Daher sollten die Kosten bei einem Motorwechsel niemals der bestimmende Faktor sein. Ein sinnvoller Motorwechsel ist derjenige, der die Kosten senkt UND das Risiko verringert, statt ein höheres Risiko in Kauf zu nehmen.
2. Achsenstabilität
Ein wichtiges und häufig ignoriertes Prinzip beim Austausch eines Motors ist die Auswahl eines Ersatzmotors mit demselben Trägheitsmoment. Der Ersatzservomotor sollte dasselbe Rotorträgheitsmoment aufweisen wie der vorhandene Motor oder diesem wenigstens so nahe wie möglich kommen. Das Ziel ist hierbei, die Stabilität des Systems beim Einbau des neuen Servomotors möglichst konsistent zu halten. Hierbei geht man natürlich davon aus, dass das bestehende System bereits die gewünschte Stabilität aufweist.
Wenn ein System mit niedrigerer Auflösung (z.B. ein auf einem Tachometer, Commcoder oder einem älteren Resolver basierendes System) ersetzt wird, empfiehlt es sich häufig, ein hochauflösendes Sinus-Geber-Rückführungssystem mit einer Auflösung von ≥ 220 Zählern pro Umdrehung (CPR) zu erwägen. Dies gibt Ihnen mehr Flexibilität bei der Auswahl des Rotorträgheitsmoments. Allgemein gilt, dass bei der Verbesserung der Rückführungsauflösung durch ein hochauflösendes System der Ersatzservomotor mindestens ein Drittel, vorzugsweise jedoch die Hälfte des Trägheitsmoments des vorhandenen Motors aufweisen sollte. Diese Methode wird in vielen Anwendungen erfolgreich eingesetzt.
3. Drehzahl und Drehmoment
Von ebenso großer Bedeutung ist die Abstimmung von Drehzahl und Drehmoment. Von der Leistung her sollte der Ersatzmotor dem vorhandenen Motor entsprechen oder ihn übertreffen. Die einzelnen Katalogwerte (Dauerdrehmoment, Nenndrehzahl) müssen überprüft werden, um eine Unterversorgung auszuschließen.
Außerdem ist es wichtig, die Drehmomentwerte über sämtliche Drehzahlbereiche der Motoren hinweg zu vergleichen. Ein grafischer Vergleich kann hierbei hilfreich sein. Dieser kann durch eine Gegenüberstellung der Geschwindigkeits-/Drehmoment-Kurven der Motoren und das manuelle Eintragen der gleichen Werte in eine Tabelle erfolgen. Beispiel: Bei 1000 U/min beträgt das kontinuierliche Drehmoment für Motor A = X Nm und für Motor B = Y Nm – und so weiter für den gesamten Drehzahlbereich.
4. Motormaße
Es ist zwar nicht entscheidend für die Leistung des Motors, erleichtert jedoch die Nachrüstung, wenn die Einbaumaße des Ersatzservomotors identisch mit denen des vorhandenen Motors sind. Um konsistente Maße sicherzustellen, sollten die Umrisszeichnungen der beiden Motoren überprüft werden. Dies ist auch dann empfehlenswert, wenn Motoren mit Industriestandard-Halterungen wie NEMA oder IEC ersetzt werden. Diese Standards weisen zwar in der Regel konsistente Zapfen- und Lochkreisabmessungen, jedoch häufig ungleiche Wellenmaße auf. Auch wenn Sie einen NEMA 34-Motor austauschen, können sich die Definitionen zweier Hersteller drastisch voneinander unterscheiden!
5. Weitere Überlegungen
Ist der Motor der einzige Teil der Maschine, der ersetzt wird? In der Regel werden beim Austausch eines Servomotors der Servoregler, die Kabel und in einigen Fällen sogar die Steuerung ersetzt. Unter der Voraussetzung, dass die Empfehlungen des Herstellers eingehalten werden, kann in diesem Fall die Differenz zwischen den Motorwicklungen als zweitrangiges Kriterium gelten.
Die ist jedoch gründlich zu prüfen, wenn der Ersatzmotor mit einem vorhandenen Servoverstärker verwendet werden soll. Die Wicklungsdaten (einschließlich der Motorkonstanten Kt und Ke), der Typ des Rückführungssystems und die Auflösung sowie die Pinbelegungen der Kabel sind nur einige der Punkte, die genau geprüft und aufeinander abgestimmt werden müssen. Darüber hinaus verwenden verschiedene Servomotorhersteller häufig unterschiedliche Einheiten und Kommutierungsmethoden für diese kritischen Parameter. Dies kann dazu führen, dass sich die Definitionen und Einheiten der Motoren nicht vollständig vergleichen lassen. Dieser hilfreiche englische Artikel liefert weitere Detailinformationen zu den Inkonsistenzen zwischen den Spezifikationen, die beim Austausch eines Servomotors berücksichtigt werden sollten.
Zu den weiteren Aspekten, deren Vergleich sinnvoll ist, zählen der gesamte Raumbedarf, die Umweltwerte, die Haltebremsen, Lebensdauer der Lager sowie Last und Sonderzubehör. Wie bereits angedeutet, soll dieser kurze Artikel in keiner Weise als vollständige Umrüstungs-Checkliste dienen. Stattdessen hoffe ich, dass er einen guten Ausgangspunkt für eine effektive Servomotor-Umrüstung bietet, bei der das Risiko sorgfältig berücksichtigt und minimiert wird.
