Aufrufe
vor 8 Monaten

antriebstechnik 8/2015

antriebstechnik 8/2015

ELEKTROMOTOREN Einen

ELEKTROMOTOREN Einen Schritt voraus Oder: Wenn Standardmotoren an ihre Grenzen gelangen Je nach Anwendung und Umfeld stoßen die Konstrukteure mit Antriebslösungen aus dem Katalog schnell an die Grenzen des Machbaren. Oftmals gilt es daher, individuelle Servomotorbausätze zu entwickeln – aber wie? Wenn ungewöhnliche Abmessungen oder eine hohe Leistungsdichte bei geringem Bauraum gefragt sind, fehlt Standardmotoren in der Regel die erforderliche Flexibilität. Aus diesem Grund wandte sich Head tec GmbH, Hersteller hochwertige Fräsköpfe für Werkzeugmaschinen, mit dem Auftrag, einen individuellen Servomotorbausatz zu entwickeln, an den Sondermotorhersteller CEDS Duradrive aus Salzbergen. Um die Bearbeitungszeiten zu verkürzen und den Durchsatz zu erhöhen, sollte der Antrieb 20 Prozent mehr Drehmoment leisten als die am Markt verfügbaren Standardbausätze. Gleichzeitig durfte er die Fräsköpfe nicht zusätzlich erwärmen, um eine durchgängig exakte Bearbeitung der hochpräzisen Werkstücke zu gewährleisten. Deshalb wurde eine Wassermantelkühlung eingesetzt. Diese kühlt den Stator und somit den gesamten 01 Der kombinierte Bohrspindelantrieb (orange) ist gegen den aggressiven Glasstaub geschützt, der beim Bohren entsteht 38 antriebstechnik 8/2015

ELEKTROMOTOREN Bausatz. Durch eine angepasste Nutgeometrie im Stator werden die Stromwärmeverluste auf ein Minimum reduziert, was die Statorwicklung ebenfalls kühlt. Außerdem bestehen die Magnetläufer aus hochwertigem Neodym- Eisen-Bor mit besonders hoher Energiedichte; auch dies führt zu einer geringeren Rotorerwärmung in der Maschine. Da aus Platzgründen der bisherige Durchmesser des Motors eingehalten werden musste, wurde die zusätzliche Leistung über eine axiale Verlängerung generiert. Die Leistungsdichte beträgt nun 6,25 kW*min/m3; die Bemessungsleistung liegt bei 126 kW, das Bemessungsdrehmoment bei 1000 Nm, die Bemessungsdrehzahl bei 1200 min -1 . Im S1-Dauerbetrieb beträgt die maximale Drehzahl 3500 min -1 ; im S3-Aussetzbetrieb 45 % erreicht das maximale Beschleunigungsmoment 1220 Nm. Der Motor ist inzwischen auf dem Prüfstand vermessen und freigegeben, 2016 sollen die ersten Maschinen damit in Betrieb gehen. Vor Glasstaub geschützt Neben einer hohen Leistung können auch extreme Umgebungsbedingungen einen speziellen Antrieb erforderlich machen. Beim Bohren von Glas z. B. entsteht aggressiver Staub, der nicht in den Motor gelangen darf. Deshalb suchte Benteler Maschinenbau für seine Portalbohrmaschine, die sich für beliebige Bohrbilder und typische Fräsarbeiten in Einzel- oder Serienfertigung eignet und sich durch hohe Flexibilität und Prozesssicherheit sowie eine einfache Bedienung auszeichnet, nach einem besonders robusten und verschleißarmen Antriebssystem. Um zu verhindern, dass Glasstaub die Schnittstelle zwischen dem Motor für das lineare Zustellen (Vorschubbewegung) und dem Motor für das Bohren (Drehbewegung) angreift, kombinierte das Konstruktionsteam von CEDS Duradrive beide Komponenten in einem Gehäuse. Zusätzlich wird im Inneren der Bohrspindel durch Sperrluft Überdruck erzeugt; dadurch kann kein Staub, Schmutz oder Wasser eindringen (Schutzart IP66), was die Kosten für die Instandhaltung deutlich senkt. Der Asynchronmotor, der für die Bohrbewegung zuständig ist, verfügt über eine „Sondermotoren erhöhen die Effizienz von Maschinen, ohne sie komplett umbauen zu müssen“ Leistung von 1,1 kW, ein Drehmoment von 3,75 Nm und eine Drehzahl von 2800 bis max. 5600 min -1 . Für die Vorschubbewegung kommt ein Servomotor zum Einsatz; die Bemessungsleistung beträgt 0,28 kW, das Bemessungsdrehmoment 0,76 Nm und die Bemessungsdrehzahl 3500 min -1 . Da es sich um ein steifes System handelt, arbeitet die Maschine sehr exakt. Außerdem benötigt die Bohrspindel aufgrund ihrer kompakten Bauform weniger Platz als die Standardantriebe. Hohe Drehzahlen auf geringem Raum Ein weiteres Beispiel für den Einsatz von Sondermotoren ist die Sonderfördertechnik. In diesem Fall sollte das Förderband beim Rollenwechsel so beschleunigt werden, dass der Materialfluss nicht abreißt. Gleichzeitig sollte der Materialdurchlauf erhöht werden; dafür wurden die Drehzahlen auf eine maximale Leistung von 8000 min -1 gesteigert. Wegen des begrenzten Bauraums entwickelte CEDS Duradrive einen speziellen Trommelmotor, der direkt unterhalb des 03 Der kompakte Bohrspindelantrieb kombiniert Vorschub- und Drehantrieb in einer Einheit 02 Für Headtec entwickelte CEDS Duradrive einen Servomotorbausatz, der 20 % mehr Drehmoment leistet als Standardbausätze Förderbands angebracht ist und somit Platz spart. Allerdings kam aufgrund der Lage sowie der hohen Leistung keine Oberflächenkühlung in Frage; deshalb wird der Motor mit Wasser oder Luft von innen gekühlt. Außerdem ist das Material speziell korrosionsgeschützt, damit der Motor in feuchter Umgebung betrieben werden kann. Eine aufgeraute Oberfläche verhindert zudem, dass das Band durchrutscht. Eine lohnende Investition Effizienzsteigerung und eine überdurchschnittlich hohe Leistungsdichte sind wesentliche Kriterien, mit denen sich Maschinenbau-Unternehmen von der Konkurrenz abheben können. Dafür sind speziell entwickelte Sondermotoren erforderlich, die aus hochwertigen Materialien bestehen und den vorhandenen Bauraum optimal ausnutzen. In der Anschaffung sind diese zunächst zwar teurer, die Investition lohnt sich jedoch, wie Headtec-Geschäftsführer Peter Teichmann betont: „Der Servomotor, den CEDS Duradrive eigens für unsere Bedürfnisse konstruiert hat, konnte uns einen klaren Wettbewerbsvorteil verschaffen.“ Fotos: Aufmacher und Bild 01 (Benteler Maschinenbau GmbH), Bild 02 (Headtec GmbH),Bild 03 (CEDS Duradrive GmbH) www.ceds-duradrive.de antriebstechnik 8/2015 39

Aktuelle Ausgabe