Aufrufe
vor 9 Monaten

antriebstechnik 5/2015

antriebstechnik 5/2015

LINEARTECHNIK 36 ms für

LINEARTECHNIK 36 ms für 90 ° Eisenloser Direktantrieb bringt Drehtisch zu Höchstleistung Mit einem Präzisions-Drehtisch hat das Systemhaus A-Drive ein dynamisches Produkt mit eisenlosem Direktantrieb im Programm. Aufgrund der Motortechnologie und des magnetischen Designs benötigt er für eine 90 °-Drehung lediglich 36 ms. Erfahren Sie, wie das geht. Durch die geringe Eigenträgheit benötigt ein ATR152 für eine 90 °-Drehung lediglich 36 ms. Der Drehtisch im Programm des Systemhauses für Antriebstechnik A-Drive gehört damit zu den dynamischsten seiner Art. Mit 152 mm Durchmesser und 136 mm Bauhöhe ist er kompakter als vergleichbare Drehtische im konventionellen Design, soll jedoch mit besseren Leistungsdaten überzeugen: Bezüglich Spitzenmoment, Dauermoment und Drehzahl werden im Vergleich jeweils höhere Werte erreicht. Gleichzeitig ist der Drehtisch auch eine wirtschaftliche Lösung, weil er auf konventioneller und damit kostengünstiger Technologie basiert; z. B. wurde bewusst auf den Einsatz von teurer und dabei anfälliger Luft- oder Magnetlagerung verzichtet. Motoren, die den Großteil ihrer Leistung zur Eigenbeschleunigung verbrauchen. Das neue Motorenprinzip kommt deshalb ohne Eisen aus. Der Hohlwellenrotor ist aus einem Harz aufgebaut, auf dem die Magnete aufgeklebt sind oder aber auch eingebettet werden können. Die Eigenträgheit ist dadurch minimal. Zum Einsatz kommen Hochleistungsmagnete für eine optimale Magnetmasse. Die Dicke der Magnete ist auf die erforderliche Überlastfähigkeit eines hochdynamischen Motors abgestimmt. „Eine Besonderheit stellt aber vor allem der Motorenaufbau mit einem Innen- und Außenstator dar. Durch die Leistungsverteilung auf zwei elektromagnetische Felder reduziert sich die Bauhöhe. Der Rotordurchmesser wird dadurch größer. Bei gleichem oder unwesentlich höherem Materialeinsatz erweitert sich der Radius und somit auch das Moment M= F*r“, so Kurt Metz. Um eine maximale Leistungsdichte zu erreichen und um die Verluste zu reduzieren, verfügt der Motor über eine Innen- und eine Außenwicklung. Zwischen den Wicklungen läuft der eisenlose Rotor, auf dem die NdFeB-Magnete (Neodym) angebracht sind. Der Feldschluss erfolgt induktiv über die stehenden Eisenkerne der beiden Statoren. Durch den großen Außendurchmesser entwickelt sich ein sehr hohes Moment. Dieses Design ist im Vergleich zu traditionellen Lösungen mit einem erhöhten Aufwand verbunden. Die Mehrkosten lassen sich jedoch durch das Ausgeklügelte Technologie „Das Erfolgsrezept des dynamischen Drehtisches liegt in der Motortechnologie: Sie benötigt keinen Eisenkern. Dadurch sind aufgrund der geringeren Masse beziehungsweise der geringeren Eigenträgheit dynamische Bewe gungen möglich, mit deren Hilfe sich schnelle Produktionszyklen realisieren lassen“, sagt Kurt Metz, Produktmanager Servo systeme bei der A-Drive Technology GmbH ist. Je schneller die Bewegungen sind, desto größer wird bei Motoren mit Eisenkern die zu überwindende Trägheit. Diese erfordert immer höhere Momente, also immer größere 01 Die Präzisions-Drehtische lassen sich u. a. in der Dünnschichttechnik einsetzen 20 antriebstechnik 5/2015

LINEARTECHNIK 02 Bei der Dünnschichttechnik verteilt die hohe Beschleunigung der Drehtische das flüssige Beschichtungsmaterial 03 Aufgrund der Motortechnologie und des magnetischen Designs benötigt der ATR152 für eine 90 °-Drehung nur 36 ms passend dimensionierte Vierpunktlager kompensieren; zudem wirkt der geringere Materialeinsatz ausgleichend, der sich durch die hohe Leistungsdichte ergibt. Schnelle Taktzeiten und guter Gleichlauf Bei eisenlosen Motorausführungen muss normalerweise eine gute Wärmeabfuhr und eine geringe thermische Zeitkonstante sichergestellt sein. Nicht so beim ATR152: Hier erwärmen sich auch die Magnete. Die Magnetmasse bringt die thermische Zeitkonstante in einen Bereich, der über Thermoelemente sicher beobachtet werden kann. Die Gefahr des Abrauchens der ersten Generation eisenloser Designs ist sicher gebannt, die thermische Zeitkonstante bewegt sich in einem kontrollierbaren Bereich. Die Auswertung der Thermoelemente erlaubt schnelle Taktzeiten. Der ATR152 erreicht eine Geschwindigkeit von 822 min -1 und ein Dauermoment von 20,6 Nm. Dieses kann in Lastspitzen mit 61,8 Nm dreimal so hoch sein, was einen sehr hohen Überlastwert darstellt. Für den Gleichlauf und die Positioniergenauigkeit des Antriebs sorgen die verwendeten vorgespannten Vierpunktlager. Sie sind eine wirtschaftliche Alternative zur Luftlagerung und vielfach auch für ultrapräzise Messungen ausreichend. Möglich wird dies durch die besondere Konstruktion der Motoren: Sie haben quasi kein Rastmoment, wodurch die Reglerleistung voll dem Laufverhalten zur Verfügung steht. Für die erforderliche Signalgüte sorgt ein hoch interpolierbarer Sincos- Geber in Single- oder Multiturnausführung. Die Standard-Auflösung von 20 Bit trägt sowohl dem Gleichlauf als auch der Positioniergenauigkeit Rechnung. Vielfältige Anwendungsszenarien „Mit der passenden Ansteuerelektronik und den erforderlichen Schnittstellen wird der Drehtisch zu einem einfach zu handhabenden System für dynamische Antriebsaufgaben mit hohen Genauigkeits-Anforderungen. Einen möglichen Einsatzbereich stellen zum Beispiel Messmaschinen dar: Die Drehtische lassen sich in größere Anlagen integrieren oder als Stand-Alone-Einheit für die Messung von Innen- und Außendurchmessern nutzen. In Kombination mit einem hochauflösenden Winkelmesssystem kann zudem ein Absolutmesssystem entstehen; dabei übernimmt der ATR152 die kontinuierliche Drehung und Positionierung des Objektes“, sagt Kurt Metz. Auch in der Lasertechnik werden die Drehtische eingesetzt. Sie erfüllen dabei die Aufgabe einer Positioniereinheit für Objektive bzw. die Laserstrahlführung, wobei sich die jeweils geforderte Genauigkeitsklasse realisieren lässt. Unter anderem werden die Drehtische in Mikrobearbeitungsmaschinen verbaut, die für die wirtschaftliche Herstellung z. B. von Fokussierköpfen, Strahlweichen und Scanneroptiken verwendet werden. Ein weiterer Einsatzbereich ist die Dünnschichttechnik, bei der strukturierte dünne Schichten auf der Oberfläche von z. B. Wafern erzeugt werden. Dabei hält ein Vakuum die Wafer auf dem Drehteller, während ein Dispenser das flüssige Beschichtungsmaterial zuführt. Die hohe Beschleunigung verteilt die Flüssigkeit, wobei die konstante Drehzahl für eine gleichmäßige Benetzung der Wafer sorgt. Nicht zuletzt kommen die Drehtische bei kleinen CNC-Maschinen vor allem in der Optikfertigung zum Einsatz. Besonders von Vorteil sind hier die geringen Massen und die höchste Genauigkeit bei ruckfreiem Lauf. „Mit dem ATR152 bieten wir eine innovative Lösung, mit der in jedem Anwendungsfall optimale Trägheitsverhältnisse erreicht werden. So lassen sich eine stabile Regelung und beste Laufeigenschaften gewährleisten, die für das Prozessergebnis entscheidend sind“, resümier Kurt Metz. Fotos: Bild 01: wolandmaster - Fotolia.com, Bild 02: Vasily Smirnov - Fotolia.com www.a-drive.de antriebstechnik 5/2015 21

Aktuelle Ausgabe