Der nach dem Prinzip des „Barlow´schen Rades“ kon­zipierte Scheibenläufermotor, der aufgrund seiner flachen Bauform auch „Flundermotor“ (englisch pancake motor, disc motor oder printed motor) genannt wird, war in den 70er-Jahren in der Automatisierungstechnik eine der Antriebslösungen schlechthin.

Nicht ohne triftige Gründe. So verfügt der seit Jahrzehnten bewährte Scheibenläufermotor über herausragende Eigenschaften, wie ein direkt proportionales Verhältnis zwischen Spannung und Drehzahl sowie Strom und Drehmoment. Darüber hinaus hat die flache, eisenlose Läuferscheibe des Motors ein geringes Trägheitsmoment. Aufgrund der Tat­sache, dass die Kohlebürsten mehrere Leiter auf der Scheibe überstreichen, überzeugt der Motor überdies durch hervor­ragende Rundlaufeigenschaften.

Weltweit befinden sich noch heute Scheibenläufermotoren in Millionenstückzahlen im Einsatz. Für viele Branchen wurden seinerzeit Maschinen und Anlagen entwickelt, die nach wie vor zuverlässig ihre Dienste verrichten und solche Motoren inte­grieren. „Konkrete Einsatzbereiche finden sich etwa in der Medizintechnik, in vielen Extrudern oder in der Papier- sowie Druckindustrie“, nennt Klaus-Dieter Bütow, Vorstandsvorsitzender der Mattke AG, einige Beispiele. „Aber im Grunde lässt sich der Einsatz solcher Lösungen nicht branchenspezifisch eingrenzen, weil es nahezu jeden Zweig der Automatisierungstechnik betrifft“.

Zu den gravierendsten Nachteilen von Scheibenläufermotoren gehören jedoch die relativ niedrige Temperaturfestigkeit der gestanzten Leiterbahnen auf der Läuferscheibe und die verschleißanfälligen Kohlebürsten. Einer der von Mattke am häufigsten beobachteten Schadensbilder und Ursachen für den Ausfall der Motoren seien daher verschmorte Leiter­bahnen oder Segmente auf der Läuferscheibe, berichtet Klaus-Dieter Bütow: „Wird ein Scheibenläufer extrem beansprucht, etwa durch den Betrieb bei niedriger Drehzahl und hohem Drehmoment, dann resultiert hieraus eine höhere Stromaufnahme. Dieser Strom wird über die Kohlebürsten auf die vergleichbar kleinen Lamellen der Läuferscheibe übertragen und führt dort häufig zu Brandflecken. Dennoch erhalten wir oftmals Scheibenläufermotoren zur Reparatur, die teilweise bereits 20 Jahre und länger zuverlässig ihren Dienst getan haben.“

Seit mehr als 40 Jahren ist Mattke u. a. auf die Wartung und Instandsetzung von Scheibenläufermotoren spezialisiert. Die Reparatur kann allerdings aus Sicht von Klaus-Dieter Bütow mitunter aufwendig und kostenintensiv sein, weil die entsprechenden Ersatzteile nicht mehr in ausreichendem Maße im Markt verfügbar sind: „Das bedeutet vor allem höhere Beschaffungskosten.“ Darüber hinaus bedarf es eines gewissen Know-hows, um die Instandsetzung fachgerecht durchzuführen. „Wir haben dieses Wissen und auch die langjährigen Erfahrungen“, sagt Bütow.

Doch selbst wenn der Motor repariert werden könne, bestehe nach seiner Wiederinbetriebnahme noch das Risiko, dass die nach wie vor vorhandene alte Elektronik ausfällt, wobei die Originalregler heute kaum noch zu bekommen sind. Hinzu kommt, dass aufgrund stetig sinkender Produktionszahlen die Scheibenläufermotoren immer teurer werden und sich daher bürstenlose Servomotoren zunehmend als Alternativen anbieten. „Mit unserer eigens entwickelten Motorenbaureihe als Retrofit schlagen wir eine Brücke zwischen beiden Technologien“, erklärt Bütow.

Als Ersatz für die weitverbreiteten Scheibenläufermotor-Baureihen MC 13, MC 17, MC 19 und MC 23 bietet Mattke daher die Motorbaureihen MC 13-BL, MC 17-BL, MC 19-BL und MC 23-BL an. Hierbei handelt es sich um permanent­erregte Synchronmotoren in sehr kurzer Bauform. Das flache Design der ursprünglichen Scheibenläufermotoren wurde beibehalten. Auch die Wellenlänge, der Wellendurchmesser, der Zentrierbund und selbst die Befestigungsbohrungen sind kompatibel zu den einst vielfach verwendeten Motoren. „Unsere bürstenlosen Servomotoren lassen sich so ohne weitere mechanische Anpassungen eins zu eins in jede Anwendung integrieren. Das hat insbesondere aus Kostensicht Vorteile, denn die Investitionen etwa in einen MC 23-BL als Retrofit sind etwa halb so hoch, wie die ursprünglichen Anschaffungskosten des Originalmotors“, so Klaus-Dieter Bütow.

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Retrofit einer Kaschieranlage mit modernster Sicherheitstechnik

Durch die unterschiedliche Kommutierungstechnik bei den bürstenlosen Servomotoren werden aber auch neue Servo­regler benötigt. Mit der Baureihe MDR 2300 SE hat Mattke hier digitale Servoregler vorgesehen, die nach Aussagen des Unternehmens über hervorragende Soft- und Hardware­eigenschaften verfügen sollen. Die UL-zertifizierten Servo­regler sind CE-konform gemäß EN 610800-5- 1 und EN 61800-3, integrieren analoge sowie digitale Ein- und Ausgänge, verschiedene Geberinterfaces sowie eine CAN-Bus-Schnittstelle. Hierzu Klaus-Dieter Bütow: „Die DC-Regler der Scheibenläufermotoren wurden über eine analoge Schnittstelle mit ±10 V betrieben. Da unsere digitalen Servoregler auf die gleiche Sollwertvorgabe reagieren, müssen Kunden an ihrer übergeordneten Steuerung nichts verändern, um die bürstenlosen Motoralternativen nutzen zu können, denn die Eingangssignale beider Reglertypen sind identisch.“

Der Einbau der Retrofits sei in der Regel unproblematisch, so Bütow, und könne von jedem Betriebselektriker durchgeführt werden. Auf Wunsch hat Mattke außerdem ein eigenes Montageteam, das vor Ort die Installation, den Anschluss und die Inbetriebnahme der neuen Antriebslösung vornimmt.

„Mit unseren Retrofits bieten wir eine einfache Möglichkeit, um die hohe Verfügbarkeit bereits bestehender und oftmals unverzichtbarer Maschinen sowie Anlagen weiterhin sicherzustellen. Anstatt diese mit hohen Investitionen komplett zu ersetzen, werden lediglich die alten Motoren gegen unsere modernen, leistungsfähigen Servomotoren inklusive Reglertechnologie ausgetauscht. In der jetzigen angespannten wirtschaftlichen Situation kann das eine echte Alternative sein“, meint der Vorstandsvorsitzende von Mattke.

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