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DER KONSTRUKTEUR 5/2018

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ANTRIEBSTECHNIK

ANTRIEBSTECHNIK Schaeffler entwickelte für solche Anwendungsfälle die SRV- und HSRV-Motoren. Sie verfügen über eine doppelte Motorstruktur, bei der sich die jeweils gegenüberliegenden radialen magnetischen Störkräfte gegenseitig aufheben. Dadurch wird ein Verkippen der Drehachse im Mikrometer-Bereich von vornherein verhindert. Der positive Effekt auf die Fertigungsqualität wird noch dadurch verstärkt, dass die Motoren aufgrund der kaum vorhandenen Störkräfte eine verhältnismäßig geringe Lagervorspannung benötigen. Im Betrieb erzeugt das Lager weniger Reibungswärme, wodurch die Lagervorspannung und Lagersteifigkeit geringeren Schwankungen unterliegen. Rundtischlager Torquermotor RIB Momentdichte+++ Drehzahl+ Genauigkeit++ RKIB Momentdichte+++ Drehzahl++ Genauigkeit+(+) YRTC Momentdichte+ Drehzahl+++ Genauigkeit+++ YRTC Reibmoment++ Drehzahl+ Steifigkeit+++ Plan-/Rundlauf+++ Positionierachsen, Simultanbearbeitung Verzahnungsbearbeitung (Wälzfräsen) Ultrapräzisionsbearbeitung, Positioniertisch und Schwenkachsen YRTS Reibmoment++ Drehzahl++ Steifigkeit++ Plan-/Rundlauf++ Positionierachsen, Simultanbearbeitung Kombinierte Bearbeitung (Drehfräsen), Verzahnungsbearbeitung (Wälzfräsen) Kombinierte Bearbeitung (Drehen/ Fräsen), Verzahnungsschleifen Legende + geeignet ++ gut geeignet +++ sehr gut geeignet ZKLDF Reibmoment+++ Drehzahl+++ Steifigkeit+ Plan-/Rundlauf++ Positionierachsen, Simultanbearbeitung Kombinierte Bearbeitung (Drehen-Fräsen) Drehen, kombinierte Bearbeitung (Drehen-Fräsen, Schleifen/Hartdrehen), Spindelanwendung Drei Schaeffler-Torquemotor- und drei Rundtischlager-Baureihen sind beliebig miteinander kombinierbar; sie dienen als Ausgangsbasis für eine genau auf die Maschine abgestimmte Auslegung beider Komponenten „DIE UMGEBUNGSKONS- TRUKTION MUSS DIREKT- ANTRIEBSGERECHT AUSGEFÜHRT SEIN“ Dr. Wolfgang Heinrich, Senior Engineer im Geschäftsfeld Industrie 4.0, Schaeffler Um die positiven Eigenschaften von Torquemotoren möglichst gut nutzen zu können, muss die Umgebungskonstruktion direktantriebsgerecht ausgeführt sein. Darunter verstehen wir eine möglichst steife Lagerung; eine Lagerung, die nur wenig Reibungswärme in das System einbringt, optimierte Wärmeübergänge und ein auf die Leistung abgestimmtes Kühlsystem. Wenn das nicht hundertprozentig gelingt, sind der Präzision in Verbindung mit der Dynamik, insbesondere beim Einschwingverhalten des Antriebs, starke Grenzen gesetzt. www.DerKonstrukteur.de PRODUKTE UND ANWENDUNGEN IN DIE ENTWICKLUNG DES TORQUE- MOTORS ZU INVESTIEREN LOHNT SICH THOMAS WEBER, Leiter Mechatronik Rotativ und Leiter der IDAM,Schaeffler Die magnetischen und elektrischen Störquellen des Motors und die Motorerwärmung, die Lagerreibung und Lagersteifigkeit sowie die Steuerung bzw. der Antriebsregler bilden ein Netz von sich gegenseitig beeinflussenden Parametern. Wir nutzen diese funktionalen Zusammenhänge gezielt für die Optimierung unserer Torquemotoren. Die Forderung nach höherer Fertigungspräzision und niedrigen Geräuschen treibt die Entwicklung von Motoren mit möglichst geringeren Störquellen voran. Je kleiner die Störungen sind, die der Motor durch seine Topologie in das System einbringt, desto weniger Aufwand muss der Maschinenhersteller betreiben, die daraus entstehenden Abweichungen in der Steuerung auszugleichen. 30 DER KONSTRUKTEUR 5/2018

ANTRIEBSTECHNIK DREH-FRÄS-BEARBEITUNG – HOHES DREHMOMENT, HOHE DREHZAHLEN TORQUEMOTOREN BEWEGEN SICH IN EINEM TECHNISCH SEHR ANSPRUCHSVOLLEN UMFELD Die kombinierte Dreh-Fräs-Bearbeitung ist für die Drehtisch-Hersteller eine besonders große Herausforderung. Einerseits müssen im Fräs-Modus Positionen dynamisch und präzise angefahren und Konturen bahntreu gefahren werden, andererseits im Dreh-Modus möglichst hohe Schnittgeschwindigkeiten bzw. große Drehzahlen erreicht werden. Teilweise sind Drehtisch-Hersteller von einer Generation auf die nächste mit doppelt so hohen Drehzahl-Anforderungen konfrontiert. Aus Sicht des Torquemotoren-Entwicklers sind schon 800 min -1 bei Tischdurchmessern von über 500 mm technisch sehr anspruchsvoll, weil die elektrischen Wechselfrequenzen der hochpoligen Motoren stark ansteigen. Und mit ihnen steigt die Erwärmung der Motoren an, mit allen negativen Folgen für den gesamten Antrieb inklusive einer Veränderung der Lagervorspannung und -steifigkeit. Dr. Wolfgang Heinrich, Senior Engineer im Geschäftsfeld Industrie 4.0 bei Schaeffler, ergänzt dazu: „Für dieses Segment haben wir die Motoren der Baureihe RKI auf den Markt gebracht. Der Entwicklungsschwerpunkt war in diesem Fall, das typischerweise niedrige Drehzahlspektrum der Torquemotoren nach oben zu erweitern, ohne das Drehmoment reduzieren zu müssen. Die RKI-Motoren verfügen hierfür über eine Zahnspulenwicklung und geblechte Rotoren zur Reduzierung der Wirbelstromverluste. Bei der heute geforderten hohen Leistungsdichte muss man an die Grenzen der Betriebsmöglichkeiten der Motoren gehen können.“ COMPUTERTOMOGRAPHIE – HOHE DREHZAHL, GERINGER GERÄUSCHPEGEL Mit der Weiterentwicklung der bildgebenden Systeme stiegen auch die Drehzahlen der gut 1 m großen Motoren an. Bei diesen Durchmessern führen in Verbindung mit der hohen Polzahl bereits 300 min -1 zu sehr hohen elektrischen Wechselfrequenzen. Ohne Modifikation der Motoren können die höherfrequenten Störkräfte die gesamte Mechanik des Motors und des Computertomographen so stark anregen, dass Schwingungen deutlich hör- und fühlbar werden. Kunden fordern daher hier von Antrieben Geräuschpegel deutlich unter 70 db (A). Schaeffler setzt auch in dieser Anwendung speziell modifizierte Motor-Topologien ein, um den hohen Ansprüchen der Branche zu gerecht zu werden. MOTOR UND LAGERUNG – EIN SYSTEM Der Trend der hohen Leistungsausbeute und Präzision hat dazu geführt, dass die Kunden heute Motor und Lagerung als Funktionseinheit verstehen. „Das erleichtert es uns, Kunden die für die Applikation am besten geeignete Motor-Topologie anbieten zu können und diese dann genau passend zur Antriebsaufgabe zu optimieren. Durch die Zusammenarbeit mit den Rundtischlager-Experten von Schaeffler sind wir in der Lage, schon in der Konzeptphase FEM-Simulationen in großer Detailtreue durchführen zu können. Dabei berücksichtigen wir besonders die thermischen und mechanischen Wechselwirkungen zwischen Motor und Lagerung. Das ist ein sehr großer Vorteil“, erklärt Dr. Wolfgang Heinrich. Thomas Weber fährt fort: „Viele Steuerungshersteller entwickeln auch Torquemotoren – es gibt am Markt aber nur eine sehr kleine Zahl an Torquemotoren- Herstellern, die auch Lagerungen entwickeln. Genau auf diesen Mehrwert zielen viele neue Projektanfragen ab.“ Bilder: Schaeffler www.schaeffler.de www.idam.de Baureihe TOK und Docking-System auf der Testing Expo Europe 2018. 05. - 07. Juni, Stuttgart, Stand 1242 Mehr Effizienz und Wettbewerbsvorteile für Ihre Produkte. www.reich-kupplungen.com Reich.indd 2018-04_ReichAnzeige_ger_185x90AntriebstechnikKonstrukteur_TestingEurope2017.indd 1 1 24.04.2018 13:58:03 14:17:27 DER KONSTRUKTEUR 5/2018 31

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