08.02.2019

Antriebstechnik für Prüfstände

Servos simulieren Straßenverhalten

Im Prüffeld gibt es immer wieder die Herausforderung, Komponenten und Baugruppen zu testen, bevor das spätere Gesamtprodukt überhaupt real verfügbar ist. So auch beim Test neuer Komponenten für den Einsatz im Automobil. Mithilfe von modernen Servomotoren lassen die Originalsituationen aber dennoch authentisch darstellen.


Beim Test neuer Automobilkomponenten sind Fahrsituationen exakt zu simulieren, obwohl das dazugehörige Auto noch gar nicht auf dem Markt ist. Auf den Prüfständen des Zahnrad- und Getriebeanbieters IMS Gear wird deshalb Servotechnik von Kollmorgen eingesetzt, um das vielfältige Testspektrum authentisch darstellen zu können. Die Servomotoren der Baureihe AKM haben die Aufgabe, typische Lasten zu simulieren. Bei einem zu testenden Heckklappenantrieb muss der Gleichstrommotor etwa unterschiedliche Drehmomente mit variierenden Geschwindigkeiten bewältigen, z.B. um zu simulieren, dass der Motor die Kofferraumklappe in die Dichtung der Karosserie hineinfährt oder der Fahrer an der Heckklappe zieht, statt den Knopf am Schlüssel zu drücken. Solche Ereignisse müssen die Baugruppen zusätzlich zum Dauerlauf aushalten.

Enge Engineering-Zusammenarbeit

Regelungstechnisch betrachtet, bringt das realistische Abbild von Alltagsszenarien immer wieder Herausforderungen mit sich - was von den eingesetzten Servoantrieben gute Rundlaufeigenschaften und Flexibilität in der Programmierung fordert. IMS Gear arbeitet an dieser Stelle eng mit dem Kollmorgen-Partner Firma EAT aus Freiburg zusammen. "Wir können unsere Kunden gerade im Sondermaschinenbau gemeinsam mit Kollmorgen gut unterstützen", betont Christian Reinsch, technischer Leiter von EAT. "Schließlich sind Antriebe für Prüfstände alles andere als eine Lösung von der Stange." Das Herzstück der Regelung bilden Servoverstärker der Reihe S700. Sie lassen sich gemäß IEC6131-3 frei programmieren und sind für komplexe Antriebsaufgaben konzipiert - Sicherheitstechnik bis SIL3 inklusive. Mit der übergeordneten Steuerung stehen die Regler per Ethercat in Verbindung. Hierbei setzt IMS Gear auf Labview und das CompactRIO-System von National Instruments.

Spagat für den Prüfstand

Um die eingesetzten Servoantriebe auf den Punkt genau auslegen zu können, muss bei jedem neuen Prüfstand ein gewisser Spagat vollzogen werden: Bemessungsdrehzahlen und -momente dürfen nicht zu üppig dimensioniert werden. "Wenn wir es mit relativ kleinen Drehmomenten zu tun haben, würden zu groß ausgelegte Motoren die Messergebnisse durch ihre Eigenmasse beeinflussen", erklärt Peter Faller, Versuchsingenieur bei IMS Gear. Entsprechend besteht das Ziel darin, gerade die Spitzenmomente der Servomotoren voll auszureizen. "Die hohe Überlastfähigkeit können wir deshalb nutzen, weil die Motoren während der Testzyklen nur kurz stark belastet werden", ergänzt Reinsch. Dabei gewährleisten die Synchronservomotoren zusammen mit den Reglern gute Rundlaufeigenschaften. Letztere bietet hier eine Cogging-Kompensation, um die natürlich auftretenden Rastmomente der Motoren auszugleichen. "Wir schließen in unseren Prüfständen möglichst alle derartigen Störeinflüsse aus", so Faller weiter.

Neue Motoren, neue Möglichkeiten

Die seit 2017 verfügbare Motorengeneration AKM2G bietet bis 30 Prozent mehr Leistungsdichte im Vergleich zur AKM-Serie. Zudem legen die neuen Motoren ein gleichmäßigeres Cogging-Verhalten an den Tag, was die Regelungsgenauigkeit verbessert. Für Unternehmen wie IMS Gear erweitern sich damit die Möglichkeiten, Komponenten für die Automobilindustrie noch effizienter im Dauerlauf zu testen.

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