Kurzfassung: Pfiffiger Sensor reguliert Drehzahl auf Sollwert Innovative Systemlösung schafft Sicherheit im Rührwerk Leistungsstark soll er sein und dabei möglichst klein und robust. Bei der Auswahl des Motors in der automatisierten Technik sind geringe ...

[DEPRAG - 27.05.2011] Drehzahlregler für Druckluftmotoren setzt neue Maßstäbe in Antriebstechnik


Pfiffiger Sensor reguliert Drehzahl auf Sollwert
Innovative Systemlösung schafft Sicherheit im Rührwerk

Leistungsstark soll er sein und dabei möglichst klein und robust. Bei der Auswahl des Motors in der automatisierten Technik sind geringe Baugröße und Masse überzeugende Vorteile. Der Druckluftmotor weist dabei eindrucksvolle Werte auf. Verglichen mit einem leistungsgleichen Elektromotor kommt er mit einem Drittel der Baugröße und einem Fünftel der Masse aus. Sowohl bei handgeführten Maschinen als auch beim Einsatz in Anlagen ist das ein unschlagbares Argument pro Druckluft. Doch bisher gab es ein Manko - die Drehzahlregelung. Mit einem innovativen Drehzahlregler für Druckluftmotoren setzt die DEPRAG SCHULZ GMBH u. CO. nun neue Maßstäbe: Mit Hilfe ausgeklügelter Sensortechnik hält der leistungsstarke Druckluftmotor immer die gewünschte vorgewählte Drehzahl.

Produktmanagerin Dagmar Dübbelde erklärt: "Charakteristisch für den Druckluftmotor ist ja, dass er in einem breiten Feld wechselnder Lasten betrieben werden kann. Bei völliger Entlastung arbeitet er im Leerlauf mit Leerlaufdrehzahl. Steigt die Last hingegen an, verringert sich die Drehzahl des Druckluftmotors. Ein Druckluftmotor kann so - abhängig von der Last - von ca. 15% bis zu 100% der Nenndrehzahl betrieben werden." Bei Anwendungen, bei denen sich das Drehmoment verändert, variiert also die Drehzahl entsprechend.

Das kann zu Problemen führen. Nehmen wir ein Rührwerk, in dem für die Produktion eine konstante Drehzahl Voraussetzung sein kann. Ändert sich die Viskosität des Rührguts im Behälter oder die Rührgutmenge, kam es bislang zu unliebsamen Veränderungen der Drehzahl. Der Wunsch, im Rührwerk eine konstante Drehzahl zu realisieren, führte nun zur Entwicklung eines Drehzahlreglers für Druckluftmotoren durch den renommierten Druckluftmotorenhersteller DEPRAG.

Der neue DEPRAG Drehzahlregler arbeitet unkompliziert und zuverlässig. Der berührungs¬lose Drehzahlsensor ist direkt im Druckluftmotor zwischen dem eigentlichen Lamellenmotor und dem Getriebe integriert. Er erfasst die aktuelle Drehzahl, mit der der Antrieb arbeitet. Die Meldung dieses IST-Wertes geht nun in Form eines digitalen Signals an den Regler. Der Regler "kennt" den gewünschten SOLL-Wert, der sich komfortabel über LC-Display an der Steuerung einstellen lässt. Jetzt vergleicht der Regler die beiden Werte. Bei Abweichungen zwischen IST und SOLL wird ein Spezialventil angesteuert, das den Luftstrom für den Luftmotor und damit seine Drehzahl reguliert. Folge: Der Druckluftmotor arbeitet konstant im Bereich des gewünschten Wertes.

Erstmals entwickelt wurde dieser Drehzahlregler für ein Rührwerk in der Chemischen Industrie, in dem wässrige Suspensionen und Lösungen in einem Ansatzbehälter verrührt werden. Das Rührwerk wird sowohl mit einem Propellerrührer oder einer Dissolverscheibe per Druckluftantrieb betrieben. Produktmanagerin Dagmar Dübbelde: "Viele unserer neuen Ideen entstehen im Gespräch mit dem Kunden. Bei dieser Anwendung ist die gleich bleibende Drehzahl entscheidend für die Qualität des Produktes. Unsere Ingenieure suchten daher nach einer unkomplizierten Lösung, die Drehzahl prozesssicher zu regeln."

Der Drehzahlregler kommt nun bei einem Druckluftmotor 67-028R aus Edelstahl zum Einsatz. Die Nenndrehzahl dieses 1.200 W starken Antriebs beträgt 1.250 Umdrehungen/Minute, die Leerlaufdrehzahl 2.500 Umdrehungen/Minute und das Nenndrehmoment 9,2 Nm. Alle technischen Daten beziehen sich dabei auf einem Betriebsdruck von 6 bar. Der "gesteuerte" Druckluftmotor treibt das Rührwerk für eine Suspension in einem Viskositätsbereich von 1-300 mPas an und behält dabei die Drehzahl in einem vorgegebenen Toleranzbereich bei - unabhängig von Schwankungen der Viskosität und des Füllstandes der Suspension im Ansatzbehälter.

Produktmanagerin Dagmar Dübbelde: "Dieser neue Drehzahlregler kann jedoch auch an andere Anwendungen angepasst werden. Bei manchen Prozessen steht eher die Regelgeschwindigkeit im Fokus, bei anderen kommt es mehr auf die Regelgenauigkeit an. Unser DEPRAG Drehzahlregler lässt sich für beide Einsatzfälle parametrieren und ist somit universell einsetzbar."

Zurück zum Rührwerk. In diesem Fall ist es nicht so wichtig, die Drehzahl bei Abweichungen möglichst schnell anzupassen. Für das Qualitätsmanagement ist eher die hohe Präzision entscheidend, mit der die gleich bleibende Drehzahl realisiert wird. Entsprechend voreingestellt erzielt der innovative Regler nun eine Konstanz von plus/minus 5 Umdrehungen pro Minute und passt bei Lastveränderungen innerhalb von maximal 2 Sekunden die Drehzahl an den Sollwert an.

Das neue DEPRAG-System beweist bei unterschiedlichsten Drehzahlen seine Regelgenauigkeit. Auch ein Lamellenmotor mit sehr kleiner Drehzahl kann so prozesssicher reguliert werden. Die Drehzahl wird im Bereich von einer ganzen Umdrehung bis hin zu einer 32stel Umdrehung ermittelt und dem Sollwert angepasst.

Aber auch bei hohen Drehzahlen bis zu 80.000 Umdrehungen/Minute korrigiert der DEPRAG Regler gleich bleibend den Drehzahlwert. Dagmar Dübbelde unterstreicht: "Die gesamte Bandbreite unserer Druckluftlamellenmotoren ist mit diesem Drehzahlregler vollständig abgedeckt." Das Proportionalregelventil des Druckluftmotors lässt sich hochauflösend und damit äußerst genau ansteuern. Das Ausgangssignal zur Ansteuerung des Ventils beträgt 0-10V, die Auflösung der Regelspannung damit 2,5mV.

Der "gesteuerte" Druckluftlamellenmotor für das Rührwerk besteht aus drei Komponenten. Antriebe in der chemischen Industrie müssen wie in der Lebensmittelverarbeitung hohen Hygienestandards entsprechen. Mit der Wahl eines Reinigungsmittel unempfindlichen Edelstahlmotors, der zu dem für den Einsatz im Reinraum auch ölfrei betrieben werden kann, deckt die Maschine diese Hygienevorschriften sicher ab. So basiert jetzt der Antrieb auf einem Standardmotor aus der serienmäßig aus hochwertigem Edelstahl gefertigten ADVANCED LINE. Ausgestattet mit dem Sensor und einem Spezialventil bildet er die Grundlage für das innovative System zur Drehzahlregelung. Das Steuerungsmodul ist für die Hutschienenmontage im kundenseitigen Schaltschrank vorbereitet. Am bedienerfreundlichen LC-Display wird der gewünschte Drehzahlwert bequem und unkompliziert eingestellt.

Produktmanagerin Dagmar Dübbelde fasst zusammen: "Mit dem zusätzlichen Angebot von Drehzahlreglern möchten wir Bewährtes optimieren und unsere Marktposition weiter ausbauen. Schwierigkeiten mit Drehzahlschwankungen im laufenden Prozess gehören nun der Vergangenheit an."

Die DEPRAG SCHULZ GmbH u. CO. gilt als einer der Marktführer für Druckluftmotoren. Mit 600 Mitarbeitern ist die im bayerischen Amberg beheimatete Firma in über 50 Ländern weltweit vertreten. Neben innovativen Druckluftmotoren hat sich die DEPRAG als Fullserviceanbieter auch einen Namen auf dem Gebiet der Automation und Zuführtechnik, als Spezialist für hochwertige Schraubsysteme und als Hersteller von Druckluftwerkzeugen einen Namen gemacht.