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
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