Unterdruck nach Maß

Mechatronik

Antriebstechnik – Vakuumpumpen mit integriertem Umrichter ermöglichen komplexe Aufgabenstellungen. Die individuelle Programmierung bringt zusätzliche Funktionen.

24. Mai 2012

Eine Grundlage vieler industrieller Fertigungsprozesse bildet heute die Vakuumtechnik. Die Einsatzgebiete für Vakuumpumpen reichen dabei von Metallurgie und Ofenbau über Gefriertrocknen und Kristallziehen bis hin zur Beschichtungstechnik in der Produktion von DVDs, Photovolaikelementen oder Displays. Dazu kommen Anwendungen in Forschung und Entwicklung, beispielsweise in Massenspektrometern, Elektronenmikroskopen oder Gasanalysegeräten.

Entscheidend für einen optimalen Einsatz von Vakuumpumpen sind neben hoher Leistungsfähigkeit und Zuverlässigkeit vor allem ein geringer Energieverbrauch, komfortable Bedien- und Überwachungsmöglichkeiten sowie Kommunikationsfähigkeit. Etablierte Pumpenhersteller kooperieren deshalb verstärkt mit Antriebstechnikspezialisten, deren Kernkompetenz gerade auf diesen Gebieten liegen.

Ein Beispiel für eine solche Zusammenarbeit liefert die Entwicklung einer neuen trockenverdichtenden Schraubenvakuumpumpe aus der Baureihe Dryvac der Oerlikon Leybold Vacuum GmbH in Köln. Diese Pumpen sind speziell auf die Prozessanforderungen in der Photovoltaikindustrie sowie für unterschiedliche Beschichtungstechnologien ausgelegt und eignen sich damit auch für sehr anspruchsvolle Anwendungen. Bei der Konzeption der neuen Pumpengeneration legten die Entwickler besonderen Wert darauf, nicht nur die gesetzlichen Vorgaben zur Energieeffizienz zu erfüllen, sondern sie wollten zugleich auch die Steuer- und Regelungsprozesse sowie die Zustandsüberwachung einzelner Funktionsgruppen über Bussysteme realisieren.

Eine Lösung für alle diese Anforderungen fanden die Kölner Pumpenspezialisten in den Frequenzumrichtern der bewährten Serie V1000 des internationalen Antriebstechnikspezialisten Yaskawa. Die Integration des Frequenzumrichters in die Pumpen der neuen Baureihe erspart dem Anwender nicht nur die Anschaffung und Montage eines separaten Umrichters, sondern ermöglicht zudem eine optimale Anpassung von Motor und Umrichter, um einen möglichst energieeffizienten Betrieb zu gewährleisten. Zudem erlauben die flexiblen Antriebe einen weltweiten Einsatz der Pumpen mit unterschiedlichen Netzspannungen und frequenzen.

Kleine Bauart, große Leistung

Die V1000-Frequenzumrichter bieten schon standardmäßig eine Reihe interessanter Features, die viele Anwender aus anderen Bereichen überzeugt haben. So gehören sie zu den kompaktesten Geräten ihrer Klasse und benötigen deshalb nur wenig Einbauplatz. Verschiedene Gehäuse- und Kühlungsvarianten erreichen Schutzarten bis zu IP66 und ermöglichen die unterschiedlichsten Anwendungsgebiete.

Trotz der kleinen Bauart erlauben die Umrichter jedoch im Heavy-Duty-Betrieb eine Überlast von bis zu 150 Prozent, im Normalbetrieb darf der Antrieb mit 120 Prozent Überlast arbeiten, so dass für viele Einsatzfälle ein kleineres Modell ausreicht.

Die Antriebsregelung geschieht wahlweise über das Open-Loop-Vektor-Verfahren oder im U/f-Betrieb. Durch austauschbare Steckkarten für Bussysteme wie Ethernet/IP, CANopen, Profibus DP, CC Link, DeviceNet, Mechatrolink II oder EtherCat für die Kommunikation mit übergeordneten Steuerungsnetzwerken integriert sich die Antriebstechnik nahtlos in die Automatisierungsumgebung des Anwenders.

Integrierte Zusatzfunktionen

Die in die Vakuumpumpen eingebauten Frequenzumrichter besitzen darüber hinaus zusätzliche individuelle Hard- und Softwarefunktionen, durch die sie Aufgaben übernehmen können, die über die bloße Antriebssteuerung hinausgehen: So ermöglicht das interne Terminalboard der Umrichter beispielsweise eine sehr genaue Auswertung der aktuellen Betriebsdaten der Pumpe. Auf diese Weise lässt sich der Leistungsbereich der Pumpen wesentlich effizienter ausnutzen, ohne dass dazu zusätzliche Elektronik notwendig wäre. Auf dem integrierten Terminalboard sind sämtliche Parameter und Zusatzfunktionen gespeichert. Für eine Fortsetzung der Produktion nach einem eventuell nötigen Umrichteraustausch genügt es deshalb, das Board in den neuen Umrichter einzuschieben. Dabei müssen nicht einmal die Steuerleitungen gelöst werden. Bei einer Auslegung der Umrichter auf eine Dauerbetriebs-Lebensdauer (bei 80 Prozent Nennleistung) von zehn Jahren ist ein Ausfall des Umrichters allerdings eher unwahrscheinlich.

Auch die Software der Umrichter umfasst jetzt zahlreiche pumpenspezifische Funktionen und Schutzfunktionen. Schließt beispielsweise ein Ventil, reagiert der Antrieb autonom und schnell auf den daraus resultierenden Lastwechsel, so dass sich sehr kurze Taktzeiten, die einen regelmäßigen Lastwechsel bedeuten, realisieren lassen.

Auf einen Blick

-Der Yaskawa-Konzern ist weltweit führender Hersteller von Servoantrieben, Antriebsumrichtern und Industrierobotern.

-Die Yaskawa Europe GmbH mit Sitz im hessischen Eschborn betreut die Märkte Europa, Afrika, Nahost sowie den Bereich der früheren Sowjetunion.

Erschienen in Ausgabe: 04/2012