DER KONSTRUKTEUR 5/2018

ANTRIEBSTECHNIK
Die Schaeffler-Tochter Ina – Drives & Mechatronics (Idam)
aus Suhl hat sich von Unternehmensgründung an auf ein
hohes Maß an Flexibilität und Offenheit in der Torquemotoren-Entwicklung
spezialisiert. War man bis etwa 2012
ein Vorreiter in diesem Marktsegment und so gut wie der einzige
Anbieter mit einer sehr kundenspezifischen Motorenentwicklung,
so hat sich der Markt in den letzten Jahren sehr gewandelt. Denn in
Branchen wie z.B. der Productronic oder dem Werkzeugmaschinenbau
sind die Maschinenhersteller international an der Spitze
nur noch konkurrenzfähig, wenn sie in der Lage sind, technisch nahe
an das Limit zu gehen.
Diesem Trend der hochspezialisierten Direktantriebsentwicklung
mussten andere Motorenanbieter folgen. Die Auswahl an
High-End-Torquemotoren ist in den letzten Jahren größer geworden.
Für den Maschinenhersteller gilt es heute, einen Entwicklungspartner
zu finden, der alle Torquemotor-Topologien beherrscht
und diese den jeweiligen Maschinentypen und Randbedingungen
optimal und bis zur technischen Grenze anpassen
kann.
Thomas Weber, seit Anfang des Jahres Leiter Mechatronik Rotativ
und Leiter der Idam bei Schaeffler, erklärt dazu: „Mit vertretbaren
Mitteln an das technische Limit gehen zu können, ist nicht nur
eine Forderung der Kunden an uns, sondern auch ein Argument,
mit dem sich die Maschinenhersteller im Markt selbst differenzieren
wollen, wobei je nach Hersteller und Maschinentyp durchaus
andere Schwerpunkte gesetzt werden.“ Zu Schaeffler erklärt er
weiter: „Ein starkes Differenzierungsmerkmal ist die fortschreitende
Funktionsintegration sowie die Vernetzung mechatronischer
Systeme.
Deshalb hat Schaeffler in der Sparte Industrie zum 1. Januar 2018
das Strategische Geschäftsfeld „Industrie 4.0“ etabliert. Teil des
neuen Geschäftsfelds ist auch die Idam mit ihren kundenspezifisch
entwickelten Direktantriebstechnologien für die verschiedensten
Produktionsmaschinen.“ Die folgenden Beispiele zeigen, wie stark
sich heute Produktanforderungen auf die Torquemotor-Entwicklung
auswirken und mit welchen Mitteln Schaeffler diese im Motor-
Design umsetzt.
ELEKTROMOBILITÄT – TREIBER FÜR
HOCHPRÄZISE VERZAHNUNGSFERTIGUNG
Fahrer von E- und Hybrid-Fahrzeugen kommen nicht nur in den
Genuss des emissionsfreien, sondern auch des nahezu lautlosen
Fahrens. Dominierend sind nur noch Wind- und Abrollgeräusche
– im Idealfall. Tatsächlich aber können bei diesem niedrigen Geräuschpegel
im Innenraum die Abwälzgeräusche der Verzahnungen
aus dem Getriebe und dem Differential hörbar sein. Daher gelten
für Elektro- und Hybridfahrzeuge ganz besonders hohe Anforderungen
an die Verzahnungsqualität der Getrieberäder. Die Praxis
hat gezeigt, dass schon geringste Abweichungen beim Verzahnungsschleifen
im einstelligen Mikrometerbereich Geräusche verursachen
können, die im Fahrzeug zu hören sind.
VERZAHNUNGSSCHLEIFEN – HÖCHSTE
SYSTEMGENAUIGKEIT, HOHE DREHZAHLEN
Für die Herstellung geräuscharmer und damit äußerst präziser Verzahnungen
ist nicht nur eine sehr hochwertige Schleifspindellagerung
notwendig, sondern auch eine Drehtischlagerung mit sehr
spezifischen Eigenschaften. Einerseits muss die Lagerung steif genug
sein, um die nötigen Konturen ausreichend präzise am Werkstück
abbilden zu können, andererseits darf sie aber nicht so steif
sein, dass im Schleifprozess jede Sub-Mikrometerabweichung der
Drehtisch-Rotationsachse am Verzahnungsteil „sichtbar“ wird. Um
derart minimale Abweichungen im Schleifprozess auf nahezu Null
zu reduzieren, bedarf es abgesehen von einer speziell abgestimmten
Lagerung einer Motor-Topologie, die extrem wenig Störquellen
in das System Motor-Lagerung induziert.
01
01 Bei angetriebenen Rundtischen sind die
thermischen und mechanischen Wechselwirkungen
zwischen Torquemotor und Lagerung besonders
stark ausgeprägt; die Auslegung und Simulation als
System ist daher unabdingbar
02 Typische Einbausituation von Torquemotoren
in einer Werkzeugmaschine
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