Ein Schwenkantrieb mit 400V-Getriebemotor ist eine robuste Lรถsung fรผr Dreh-, Schwenk- und Positionieraufgaben im Maschinen- und Vorrichtungsbau. Durch die Kombination aus Getriebemotor und hoch untersetztem Schwenkantrieb lassen sich hohe Ausgangsdrehmomente und sehr niedrige Drehgeschwindigkeiten auf vergleichsweise kompakter Baugrรถรe realisieren.
Wird zusรคtzlich ein Frequenzumrichter eingesetzt, kรถnnen Drehzahl, Drehrichtung sowie Beschleunigungs- und Bremsrampen eingestellt werden. Encoder, Absolutwertgeber und SPS ermรถglichen darรผber hinaus definierte Positionen und automatische Bewegungsablรคufe.
Wie ist ein 400-V-Schwenkantrieb-System aufgebaut?
Bei industriellen Anwendungen besteht der Antriebsstrang typischerweise aus mehreren aufeinander abgestimmten Komponenten:
Je nach Anwendung kommen weitere Komponenten hinzu:
- Frequenzumrichter zur Drehzahlregelung
- Motorhaltebremse
- Endschalter
- Encoder oder Absolutwertgeber
- SPS-Steuerung
- Bedienbox oder HMI
- Gegenlager bzw. zusรคtzliche Drehverbindung
- Schnittstelle zu einer รผbergeordneten Maschinensteuerung
ATH Technik bietet entsprechende 400-V-Schwenkantrieb-Komplettsysteme projektbezogen mit Getriebemotor und optionaler Steuerung an.
Warum wird zusรคtzlich ein Getriebemotor eingesetzt?
Ein normaler 400-V-Asynchronmotor besitzt hรคufig eine Drehzahl von deutlich รผber 1.000 U/min. Eine industrielle Drehvorrichtung soll sich dagegen oftmals nur mit einem Bruchteil einer Umdrehung pro Minute oder wenigen Umdrehungen pro Minute bewegen.
Der Schwenkantrieb besitzt bereits eine hohe interne รbersetzung. Trotzdem kann eine zusรคtzliche Getriebestufe sinnvoll sein, um die gewรผnschte Ausgangsdrehzahl zu erreichen und gleichzeitig das erforderliche Antriebsmoment bereitzustellen.
Hier kommen beispielsweise folgende Getriebemotoren infrage:
- Helical gearmotors
- Flachgetriebemotoren
- Helical-bevel gearmotors
- Kegelstirnradgetriebemotoren
Eine รbersicht geeigneter elektrischer Antriebe finden Sie auch unter Elektromotoren und Getriebemotoren .
Gesamtรผbersetzung und Ausgangsdrehzahl berechnen
Fรผr die Drehzahl am Ausgang des Schwenkantriebes mรผssen die รbersetzung des Getriebemotors und die รbersetzung des Schwenkantriebes miteinander multipliziert werden.
Anschlieรend ergibt sich die Ausgangsdrehzahl nรคherungsweise aus:
nAusgang = nMotor / igesamtBeispiel einer Drehzahlberechnung
Angenommen wird ein Motor mit einer Nenndrehzahl von ungefรคhr 1.450 U/min.
Der vorgeschaltete Getriebemotor besitzt eine รbersetzung von:
i = 30
Der Schwenkantrieb besitzt zusรคtzlich:
i = 85
Die Last wรผrde sich damit bei Nennfrequenz ungefรคhr mit 0,57 U/min drehen.
รber einen Frequenzumrichter kann diese Geschwindigkeit innerhalb der zulรคssigen Betriebsgrenzen zusรคtzlich verรคndert werden.
Was macht der Frequenzumrichter?
Ein Frequenzumrichter verรคndert Frequenz und Spannung der Motorversorgung und ermรถglicht dadurch eine geregelte Ansteuerung des Drehstrommotors.
Bei einer Dreh- oder Wendevorrichtung kann der Frequenzumrichter unter anderem folgende Aufgaben รผbernehmen:
- Drehzahl einstellen
- Drehrichtung รคndern
- sanft beschleunigen
- kontrolliert verzรถgern
- unterschiedliche Einricht- und Arbeitsgeschwindigkeiten verwenden
- Motorstrรถme und Betriebszustรคnde รผberwachen
Damit kann eine schwere Vorrichtung wesentlich kontrollierter bewegt werden als bei einem einfachen direkten Ein- und Ausschalten des Motors.
Kann die Drehzahl beliebig reduziert werden?
Nicht unbegrenzt. Zwar lรคsst sich die Motordrehzahl รผber den Frequenzumrichter deutlich verรคndern, fรผr sehr groรe Drehzahlreduzierungen sollte jedoch nicht allein der Frequenzumrichter verwendet werden.
Die mechanische รbersetzung sollte bereits so gewรคhlt werden, dass der Motor im normalen Arbeitsbereich betrieben werden kann.
Das hat mehrere Grรผnde:
- Motorkรผhlung kann bei sehr niedriger Drehzahl schlechter werden.
- Das verfรผgbare Motormoment hรคngt von Motor und Regelverfahren ab.
- Eine ungรผnstige Auslegung kann zu unnรถtig hohen Motorstrรถmen fรผhren.
- Getriebe und Schwenkantrieb mรผssen das erforderliche Lastmoment รผbertragen kรถnnen.
Der Frequenzumrichter sollte daher primรคr zur Regelung und Feinabstimmung der Geschwindigkeit dienen. Die grundlegende Drehzahlreduzierung erfolgt รผber Getriebemotor und Schwenkantrieb.
Frequenzumrichter oder SPS โ was รผbernimmt welche Aufgabe?
Frequenzumrichter und SPS werden hรคufig gemeinsam eingesetzt, erfรผllen aber unterschiedliche Funktionen.
Frequenzumrichter
Der Frequenzumrichter รผbernimmt hauptsรคchlich die elektrische Ansteuerung des Motors.
- Engine speed
- Drehrichtung
- Beschleunigungsrampe
- Bremsrampe
- Motorรผberwachung
SPS-Steuerung
Die SPS รผbernimmt die Logik und den Ablauf der Maschine.
- Start- und Stoppbedingungen
- Automatikablรคufe
- Limit switch monitoring
- Positionsauswertung
- Sicherheits- und Freigabesignale
- Kommunikation mit anderen Maschinen
Bei einer einfachen Anwendung kann deshalb ein Frequenzumrichter mit Vor-/Rรผck-Bedienung ausreichen. Fรผr wiederkehrende Bewegungsablรคufe oder mehrere definierte Positionen wird hรคufig zusรคtzlich eine SPS eingesetzt.
Wie lassen sich 0ยฐ, 90ยฐ und 180ยฐ automatisch anfahren?
Soll die Vorrichtung bestimmte Winkelpositionen anfahren, benรถtigt die Steuerung eine Rรผckmeldung รผber die aktuelle Stellung.
Dafรผr kommen beispielsweise infrage:
- Endschalter fรผr einfache Endlagen
- Inkrementalencoder
- Singleturn-Absolutwertgeber
- Multiturn-Absolutwertgeber
Mit einem Absolute encoder kann die Winkelposition eindeutig erfasst und an eine geeignete Steuerung รผbertragen werden.
Damit lassen sich beispielsweise Bewegungsfolgen wie 0ยฐ โ 90ยฐ โ 180ยฐ โ 0ยฐ automatisieren.
Wann wird eine Haltebremse benรถtigt?
Eine wichtige Frage bei jeder Dreh- und Schwenkvorrichtung ist, was mit der Last passiert, wenn der Motor abgeschaltet wird oder die Versorgung ausfรคllt.
Insbesondere bei auรermittigen Lasten kann dauerhaft ein Moment auf den Antrieb wirken.
Je nach Gefรคhrdungsbeurteilung und Anwendung kรถnnen deshalb zusรคtzliche Maรnahmen erforderlich sein:
- Federkraft- bzw. Motorhaltebremse
- mechanische Verriegelung
- separate Haltevorrichtung
- geeignetes Sicherheitskonzept
Welcher Getriebemotor ist sinnvoll?
| Getriebeart | Typische Eigenschaft |
|---|---|
| Stirnradgetriebemotor | Klassischer geradliniger Aufbau mit gutem Wirkungsgrad und groรer Auswahl an รbersetzungen. |
| Flachgetriebemotor | Flache, kompakte Bauweise fรผr Anwendungen mit begrenztem axialem Bauraum. |
| Bevel gear motor | Motor und Abtrieb sind winklig zueinander angeordnet und ermรถglichen einen platzsparenden Maschinenaufbau. |
| Kegelstirnradgetriebemotor | Robuste Winkelanordnung fรผr industrielle Anwendungen und hohe Drehmomente. |
Welche Bauform sinnvoll ist, hรคngt nicht nur von der รbersetzung ab. Einbauraum, Motorlage, erforderliches Drehmoment, Wartungszugang und Bauteilaufnahme sollten ebenfalls berรผcksichtigt werden.
Wann ist ein Servomotor die bessere Lรถsung?
Nicht jede elektrische Schwenkachse benรถtigt einen Servomotor. Fรผr viele langsam laufende Montage-, Prรผf- oder Wendevorrichtungen ist ein 400-V-Asynchron-Getriebemotor mit Frequenzumrichter wirtschaftlich und technisch ausreichend.
Ein Servoantrieb wird interessanter, wenn beispielsweise:
- sehr hohe Positioniergenauigkeit erforderlich ist,
- hรคufig wechselnde Positionen angefahren werden,
- hohe Dynamik gefordert wird,
- definierte Bewegungsprofile notwendig sind,
- Drehzahl und Position sehr genau geregelt werden mรผssen.
Fรผr einfache langsame Positionieraufgaben kann dagegen ein 400-V-Getriebemotor + Frequenzumrichter + Absolutwertgeber eine wirtschaftlich interessante Alternative darstellen.
Typical applications
400-V-Schwenkantrieb-Systeme eignen sich besonders fรผr stationรคre industrielle Anwendungen.
- Montagevorrichtungen
- Wendevorrichtungen
- Schweiรpositionierer
- Test benches
- Drehachsen im Maschinenbau
- Werkstรผckpositionierer
- Bearbeitungsvorrichtungen
- Sondermaschinen
Fรผr kleinere oder mobile Anwendungen kann alternativ ein 24-V-Schwenkantrieb-Komplettsystem geeignet sein.
Welche Angaben werden fรผr die Auslegung benรถtigt?
Fรผr eine erste Systemauslegung sollten insbesondere folgende Daten vorliegen:
- Gewicht der Last
- Lage des Schwerpunktes
- Abstand des Schwerpunktes zur Drehachse
- gewรผnschte Ausgangsdrehzahl
- Drehwinkel oder kontinuierliche Rotation
- Einschaltdauer und Anzahl der Zyklen
- gewรผnschte Positioniergenauigkeit
- zusรคtzliche Prozesskrรคfte
- Einbausituation und verfรผgbarer Bauraum
- gewรผnschte Steuerungsfunktionen
Eine allgemeine รbersicht der benรถtigten Daten finden Sie auch unter Properly sizing a slewing drive: 9 essential specifications .
Schwenkantrieb und 400-V-Getriebemotor online vorauslegen
Fรผr eine erste technische Vorauswahl kรถnnen Schwenkantrieb, Ausgangsdrehzahl und elektrische Motorisierung รผber den ATH Schwenkantrieb-Konfigurator zusammengestellt werden.
Die abschlieรende Auslegung sollte anschlieรend anhand des tatsรคchlichen Lastfalls erfolgen. Insbesondere Lastmoment, Kippmoment, Betriebsdauer, Sicherheitsanforderungen und Einbausituation mรผssen projektbezogen geprรผft werden.
400-V-Schwenkantrieb-System fรผr Ihre Anwendung
ATH Technik kombiniert Schwenkantrieb, Getriebemotor, Motoradapter und auf Wunsch Frequenzumrichter, Positionsmessung und Steuerung zu einem aufeinander abgestimmten Antriebssystem.
Senden Sie uns Lastdaten, gewรผnschte Drehzahl und โ sofern vorhanden โ eine Zeichnung oder Skizze. Auf dieser Grundlage kรถnnen Motorisierung, รbersetzung und Steuerung passend zur Anwendung ausgelegt werden.

