Ein fertigungsbegleitendes Prüfkonzept bei der Herstellung von DSD-Servomotoren war die Aufgabenstellung im Pflichtenheft der Fa. Baumüller in Bad Gandersheim.

 

Die Fa. Baumüller, deren Stammsitz in Nürnberg liegt, ist weltweit ein Synonym für Kompetenz in der Antriebstechnik. Namhafte Kunden sind im Druck-, Textil- und Werkzeugmaschinenbau zu finden. DSD Motoren kommen dort zum Einsatz, wo enorme Beschleunigungsmomente zeitgleich mit höchsten Anforderungen an Dynamik auftreten. Das Prüfkonzept beinhaltet Stoßspannungs-, Induktivitäts-, Widerstands- und Hochspannungsprüfungen.

 

Bei den Funktionsprüfungen werden u.a. Gebersignale aufgenommen, Geräuschanalysen durchgeführt und prüflingsspezifische Konstanten berechnet. Der Vorteil eines fertigungsbegleitenden Konzeptes liegt auf der Hand. Materialschwächen werden schon früh im Fertigungsprozess entdeckt. Alle folgenden Arbeiten werden dadurch effizienter, da der Fehleranteil sinkt.

Das Konzept umfaßt drei räumlich getrennte Einzelstationen, die über das Ethernet miteinander ver-bunden sind. Die Prüfergebnisse der PC gesteuerten Systeme werden in einer zentralen ACCESS-Datenbank abgelegt. Die prüflingsspezifische Seriennummer bildet hierbei jeweils die "Brücke" zwischen den Prüfständen. Die Stoßspannungsprüfung bildet den Anfang. Der Prüfling wird in einen speziellen Adapter eingelegt und kontaktiert. Durch das Einlesen eines Barcodes wird automatisch das entsprechende Prüfprogramm geladen und ein neuer Datensatz kreiert. Das Ergebnis wird unter der eingescannten Fertigungsnummer in der Datenbank abgelegt. Im späteren Fertigungsprozess werden eine Induktivitäts- und Widerstandsprüfung am vergossenen Stator durchgeführt. Für die Induktivitätsprüfung wird das DU 6000, für die Widerstandsmessung das DU 5000 der Fa. SPS electronic verwendet.

 

Durch eine frei verschaltbare Matrix muss der Prüfling nur einmal kontaktiert werden. Auch hier wird das Programm durch Einscannen der Fertigungsnummer gestartet. Sollte noch kein Datensatz vorhanden oder das Ergebnis der vorhergehenden Stoßspannungsprüfung fehlerhaft sein, wird eine entsprechende Meldung herausgegeben. Der komplexe Teil liegt in der Endprüfung. Bei der Endprüfung kommen sowohl die sicherheitsrelevanten Prüfungen als auch die Funktionsprüfung zum tragen.

 

Das Sicherheitsprüfgerät S 3301 der SPS electronic bildet die Basis für die Sicherheitsprüfungen. Mit ihm werden die Schutzleiter- , Isolations-, und Hochspannungsprüfungen normgerecht durchgeführt. Über die Software können alle Prüfpotentiale frei gewählt werden. Der Prüfling wird in der Prüfhaube auf einem variablen Adapter fixiert. Dadurch werden automatisch die Verbindungen für die Schutzleiter und Körperschallprüfung hergestellt. Der frei programmierbare Programmablauf wird durch Schließen der Prüfhaube gestartet.

 

DSD Motoren erfordern besondere Regler, welche die verschiedenen Gebersignale unterstützen. In diesem Fall wurden 3 Regler der Fa. Baumüller verwendet die u.a. den SinCos, Resolver und verschiedene Inkrementalgeber unterstützen. Die Problematik der Funktionsprüfung liegt in der Intelligenz der Regler. Diese können mit bis zu 1000 Parametern konfiguriert werden. Da jeder Motor einen anderen Parametersatz benötigt, konnte keine Funktionsprüfung im eigentlichen Sinn gewählt werden.

Die Lösung liegt in der Macrosoftware 3332DAT. Macroschritte sind kleine Prüfprogramme, die dem Kunden einen direkten Zugriff auf die unterste Steuerungsebene ermöglichen. Diese Schritte werden auf einfache Art vom Kunden über einen Macroeditor erstellt und als Prüfschritt in das Prüfprogramm eingefügt.

 

Vergleichbar mit einer Programmiersprache können im Macroeditor u.a. Variablen definiert, Schleifen gebildet und Berechnungen durchgeführt werden. Der Zugriff auf die I/O Ebene ermöglicht das Setzen/ Rücksetzen digitaler Ausgänge. Analoge Eingänge können gelesen und Variablen zugeordnet werden. Durch den Zugriff auf die seriellen Schnittstellen können die Regler prüflingsspezifisch konfiguriert werden. Parameter, die häufig benutzt werden sind in einer Datei abgelegt. Während der Macroprüfungen können wiederum Parameter aus den Reglern ausgelesen und z.B. zu Berechnungen herangezogen werden.

Die Gebersignale der Servomotoren teilen den Reglern mit, wo und mit welcher Geschwindigkeit sich der Läufer im Stator befindet. Im Testsystem können die Signalverläufe von bis zu 4 Gebersignale über spezielle Oszilloskop-Klemmen gespeichert und ausgewertet werden. Über eine Relaismatrix werden die Werte der Gebersignale aufgenommen. Im Auslauf des Motors wird die induzierte Spannung der DSD Motoren gemessen. Mit den entsprechenden Formeln und Leerlaufströmen wird in diesem Macroschritt die EMK und das Reibungsmoment berechnet. Zeitgleich kann der Körperschall über ein spezielles Meßgerät aufgenommen und ausgewertet werden. In jedem Schritt kann der aufgenommene bzw. berechnete Wert zu der eingescannten Fertigungsnummer in der Datenbank abgelegt werden. Der Kunde ist durch die Macrosoftware nahezu unabhängig vom Hersteller des Systems und kann autark Macroschritte erstellen oder ändern.

In Zusammenarbeit mit dem Anwender wurde ein Prüfkonzept entwickelt, das während des gesamten Fertigungsprozesses bis hin zur Endprüfung Fehler sicher erkennt. Durch den modularen Aufbau der Systeme und der variablen Macrosoftware ist der Kunde für die Zukunft gewappnet.