antriebstechnik 11/2022

SPECIAL: KOMPLEXE

SPECIAL: KOMPLEXE PRODUKTIONSMASCHINEN sen sich Induktionsmotoren einfach durch einen Frequenzumrichter regeln. Die Viersener Experten konzipieren und realisieren schon seit Jahren erfolgreich kundenspezifische Motoren, sowohl für größere Standzentrifugen als auch für Tischmodelle mit einer kleinen Stellfläche. Für Tischzentrifugen mit geringer Stellfläche, müssen die eingesetzten Motoren kompakte Abmessungen aufweisen. Dabei ist vor allem die Gerätehöhe ein kritischer Faktor – schließlich stehen die Zentrifugen oft erhöht auf einem Labortisch, damit sie sich bequem be- und entladen lassen. Für die Bauform der Motoren bei senkrechtem Einbau bedeutet das: besser kurz und mit einem großen Durchmesser als lang und dünn. Diese Bauform hat sich ebenfalls in der Textilindustrie bewährt. LEISER UND VIBRATIONSARMER BETRIEB Einige Zentrifugen sind luftgekühlt, andere verfügen über eine aktive Kompressorkü hlung. Durch eine individuelle Auslegung der Wicklung, die insbesondere die magnetischen Eigenschaften, den Wirkungsgrad und Leistungsfaktor des Motors sowie Umgebungstemperaturen berücksichtigt, lässt sich zudem nicht nur die Motorerwärmung verringern, sondern auch der Energieverbrauch so niedrig wie möglich halten. „So entstehen effiziente Antriebssysteme, die bei größtmöglicher Leistung möglichst leise arbeiten und wenig Energie verbrauchen“, erklärt Wolf Meyer. Ein Labor ist keine Produktionshalle. Dementsprechend sollten die Motoren auch möglichst leise laufen. Damit Geräusche besser absorbiert werden, sind die Lagerschilde der Motoren in Grauguss gefertigt, was vor allem in klinischen oder wissenschaftlichen Anwendungen gewünscht ist. Zudem wird ein ruhiger und geräuscharmer Betrieb durch eine hohe Masse des Motorgehäuses sowie schwere, massive Lagerflansche erreicht, wodurch nur geringe Eigenschwingungen auftreten. Hierbei spielt auch die Materialverteilung, zum Beispiel die Ausbildung der Flansche, eine große Rolle. Hilfreich ist auch eine geringe Wellendurchbiegung, die durch einen möglichst kleinen Lagerabstand erreicht wird. Einen erhöhten Rundlauf erreichen die Experten durch eine definierte Wuchtgüte. Eine minimierte Restunwucht sorgt dafür, dass der Motor nicht seinerseits das System anregt. Die Ingenieure realisiert auch Lösungen mit elektronisch kommutiertem Motor mit integrierter Platine zur Drehzahl und Unwuchterkennung. Außerdem setzt das Unternehmen in bestimmten Fällen besonders verlustarme Elektrobleche ein. „Je präziser und feiner diese gefertigt werden, desto genauer ist die Ausrichtung des Magnetfelds, das in den Läufer des Induktionsmotors induziert wird“, erklärt Christian Skaletz, Produktmanager bei Groschopp. „Je besser die Richtung der Magnetfelder vorgegeben ist, desto höher sind auch die Wirkung und die zu erreichenden Drehzahlen. Die Verluste fallen geringer aus und weniger Wärme entsteht.“ RICHTIG SCHMIEREN IST WICHTIG Ein weiterer wichtiger Faktor bei der Motorenfertigung ist der Einsatz qualitativ hochwertiger Fette zur Schmierung der Kugellager. Denn diese sind bei hochdrehenden Induktionsmotoren 01 01 Der Gang des Garns: Hochdrehende Antriebslösungen für hohe Geschwindigkeiten und eine größtmögliche Produktivität in der Textilproduktion 02 Labortauglich: Hochtourige Drehstromspezialmotoren treiben Tischzentrifugen in wissenschaftlichen oder klinischen Anwendungen an 03 Der kann was: Die hochtourigen Drehstromspezial motoren sind robust, nahezu wartungsfrei und ermöglichen einen verlustarmen Betrieb 02 03 30 antriebstechnik 2022/11 www.antriebstechnik.de

SPECIAL: KOMPLEXE PRODUKTIONSMASCHINEN besonders hohen Belastungen ausgesetzt. Eine unzureichende Schmierung könnte nicht nur zu einem hohen Geräuschpegel führen, sondern auch Schäden durch Hitze verursachen und damit die Lebensdauer der Komponenten signifikant verkürzen. Deshalb werden die Induktionsmotoren laufend getestet und unter anderen die Auswahl der Fettqualität immer weiter verbessert. „Neben der Schmierung wirkt sich auch die Auswahl und die Qualität der Wälzlager direkt auf Lautstärke und Vibrationen aus“, betont Meyer. „Durch auftretende Axial- und Radiallasten ist neben den richtigen Wälzlagern zusätzlich aber auch die entsprechende Vorspannungs-Einstellung sehr wichtig.“ Nicht zuletzt spielt die Gestaltung der Lagersitze (Fest-/Loslager) sowie des Schiebesitzes eine entscheidende Rolle. Wenn dann immer noch Eigenschwingungen auftreten, sind gegebenenfalls zusätzlich noch Sonderlösungen beim Design der Motorwelle erforderlich: „Die Entwicklung solcher Lösungen ist schwierig, oft sind mehrere iterative Schritte notwendig“, erklärt Meyer. „Manche Sonderausführungen der Welle erfordern ebenfalls ein hohes Maß an Erfahrung in der Fertigung.“ Apropos Welle: Je nach Einsatz muss die Konstruktion auch das Material dieser zentralen Komponente anpassen. So realisiert man bei Bedarf auch Wellen aus nicht rostendem Edelstahl. TESTS IM HAUSEIGENEN LABOR „Bei allen Maßnahmen ist es wichtig, diese durch Messungen in der Zentrifuge zu verifizieren“, erläutert Meyer. „Nur so lässt sich der Motor in Abhängigkeit von der jeweiligen Zentrifuge optimieren.“ Bei der Messung der Vibrationen ist zum Beispiel nicht nur die Höhe des Ausschlags aussagekräftig, sondern auch bei welcher Frequenz er auftritt. Die Zentrifuge muss im Drehzahlbetriebsbereich ruhig laufen. Zudem sollten die kritischen Resonanzen möglichst weit davon entfernt sein und zügig durchfahren werden. Und auch bezüglich der Lautstärke gibt es einiges zu berücksichtigen: So achtet der Hersteller nicht nur auf den absoluten Wert der auftretenden Schwingungen, sondern zusätzlich auf die Amplitude um den Mittelwert. Um hier beste Ergebnisse zu erzielen, sind gegebenenfalls aufwändige Tests nötig. Da ist es hilfreich, dass die Entwicklungsabteilung direkt im Mutterhaus in Viersen sitzt und über modernste Tools, einen speziell eingerichteten Musterbau sowie ein eigenes Labor verfügt. Zusammenfassend lässt sich sagen: Die Anforderungen von Tischzentrifugen und Textilspindeln sind vielfältig und lassen sich in den seltensten Fällen mit Motoren von der Stange abdecken. Als etablierter Anbieter hochtouriger Drehstromspezialmotoren hat Groschopp laut eigener Aussage das nötige Know-how, um individuelle Antriebskonzepte umzusetzen. „Wir beliefern schon seit vielen Jahren namhafte Hersteller von Tischzentrifugen oder Spindeln mit kundenspezifischen Antriebslösungen“, fasst Meyer zusammen. „Über die Zeit haben wir in diesem Bereich einen großen Erfahrungsschatz gesammelt und arbeiten vertrauensvoll Hand in Hand mit unseren Anwendern.“ Bilder: Innentitel, Bild 03: Groschopp, Bild 01: toeytoey - stock.adobe.com, Bild 02 zhengzaishanchu - stock.adobe.com www.groschopp.de DIE IDEE „Hochtourige Drehstromspezialmotoren für Tischzentrifugen oder Textilspindeln: Dahinter verbirgt sich eine individuelle Auslegung der Wicklung, ein spezifisches Design der Welle, eine besondere Auswahl der Kugellager und deren Schmierung, eine entsprechende Vorspannung, die passende Bauform, ein individuelles Kühlkonzept und vieles mehr. Das alles sind Faktoren, die bei der Planung des Antriebskonzepts berücksichtigt werden müssen und je nach Anwendung variieren können. Für optimale Ergebnisse sind oft aufwändige Tests nötig. Umfassende Erfahrungen durch vielfältige erfolgreich realisierte Projekte und eine entsprechende Beratung durch den Hersteller sind da natürlich von Vorteil. Christian Skaletz, Produktmanager bei Groschopp, Viersen DIE KLEINEN MIT DER GROSSEN KRAFT Bürstenlose Mikromotoren • Lieferbar in Durchmessern von 12 bis 40 mm • Leicht, kompakt und geräuscharm mit geringer Massenträgheit • Leistung bis 400 W auf engstem Raum verfügbar • Kombinierbar mit Encoder und Hochpräzisionsgetrieben • Kein Rastmoment, geringe Drehmomentwelligkeit, hohe Dynamik www.servotecnica.de KOSTENEFFIZIENTE LÖSUNG LANGE LEBENSDAUER HOHE DREHMOMENTDICHTE HOHER WIRKUNGSGRAD