Der Zylinder hat sein Fett weg

Antriebstechnik

Elektrozylinder – SEW-Eurodrive hat das bewährte Schmiersystem aus den Getriebemotoren auf die Lineartechnik übertragen und einen Elektrozylinder mit Ölbadschmierung entwickelt.

12. November 2009

In herkömmlichen Elektrozylindern werden die Gewindetriebe typischerweise mit Fett geschmiert. Bauartbedingt tritt zwischen der Gewindespindel-Geometrie und der drehenden Dichtung der Mutter jedoch immer ein geringer Schmierstoffverlust auf. Nachlassende Schmierfähigkeit und der Ausgleich des Schmierstoffverlustes erfordern dann ein Nachschmieren.

Um den Wartungsaufwand praktisch auf null zu reduzieren, hat der Bruchsaler Automatisierungsspezialist SEW-Eurodrive ein neues Bau- und Schmierkonzept entwickelt. Nach diesem hat der neue Elektrozylinder CMS63 im wörtlich gemeinten Sinne sein Fett weg bekommen und stattdessen eine Ölbadschmierung erhalten. Der Elektrozylinder CMS63 besteht aus einer Lineareinheit mit Servo-Antriebsmotor, in dessen Rotor Teile der Lineareinheit integriert sind. Anders als bei bestehenden Lösungen, bei der die Lineareinheit über Adapter und Kupplung mit dem Motor verbunden ist, weist diese Neuentwicklung eine sehr kompakte Bauweise auf. Das Ölbad in der Lineareinheit wird durch zwei Dichtsysteme nach außen begrenzt. Hierbei kommen robuste und bewährte Dichtsysteme – Kolbenstangen- und Rotationsdichtung aus der Hydraulik – zum Einsatz. Dadurch entfallen Abdichtungen an den Einzelkomponenten (Spindelmutter, Lager, Führungen) im Innern. Das spart Bauraum und reduziert im Gesamtsystem Reibung. Das Ölbad hat einen günstigen Einfluss auf die Lebensdauer von Spindelmutter, Lagern und Führungen.

Effiziente Schmierung

Durch einen höheren Anteil von Flüssigkeitsreibung tritt insgesamt weniger Reibung auf. Außerdem werden die Reibungsquellen optimal mit Schmierstoff versorgt. Die Folge ist eine geringere Erwärmung der Bauteile. Durch die schnelle Wärmeabfuhr aus der Kontaktzone beider Reibpartner sowie die leistungsfähige Wärmeabfuhr aus den Bauteilen im Motorinnern zu den äußeren, wärmeabgebenden Gehäuseteilen wird die Gesamtoberfläche des Motors optimal genutzt. In der Warmlaufphase erwärmen sich die Bauteile gleichmäßig. Zudem verkürzt sich auch die Warmlaufphase. Dadurch werden ein thermisch stabiler Betriebszustand und somit Prozesssicherheit schneller erreicht. Aus dem Stillstand laufen die Teile leichter an und es tritt kein Slip-Stick-Effekt (Ruckgleiten) auf. Weil bei der Kugelumlaufspindel keine Abdichtungen an der Spindelmutter notwendig sind, gelangt das Öl in die Spindelmutter zu den Kugeln und wird mittransportiert. Laufbahnen und besonders die Umlenksysteme in den Kugelrückführkanälen profitieren durch die Ölströmung. Optimale Schmierbedingungen reduzieren bereits die Geräuschentstehung und den damit verbundenen Verschleiß. Gleichzeitig dämpft das Öl Bauteilschwingungen und deren Ausbreitung. Die Kugelumlaufspindel arbeitet dadurch leise und ruhig.

Bei maximaler Drehzahl und einer Beschleunigungsrampe von 0,01s (ohne Last) ergibt sich ein Schalldruck < 60 dB(A). Zum Vergleich: normale Unterhaltung zwischen Menschen liegt im Bereich von 40 bis 60 dB(A). Die abgegebene Dauerleistung als Produkt aus Vorschubkraft und Vorschubgeschwindigkeit wird allgemein durch die thermischen Grenzen des elektrischen Antriebsmotors und/oder die thermischen Grenzen der Lineareinheit (Werkstoffe, Dauerschmierfähigkeit des Schmierstoffs) limitiert. Mit Ölbadschmierung wird die Leistung nur durch die thermische Belastbarkeit des elektrischen Antriebsmotors festgelegt. Das Ölbad verstärkt durch seine Wärmeleitung den Temperaturausgleich zwischen den Wärmequellen und den wärmeableitenden Bauteilen innerhalb des Gesamtmotors. Die bauraumbezogene Leistung steigt, oder der Antrieb arbeitet bei tieferen Temperaturen, wodurch die Schmierfähigkeit des Schmierstoffs gewinnt. Dadurch ergeben sich im Betriebsverhalten Unterschiede zwischen fett- und ölbadgeschmierten Elektrozylindern. Die Eigenschaften des Schmierkonzepts erlauben eine Lebensdauerschmierung (in Standardanwendungsfällen). Es gibt also praktisch keinen Wartungsaufwand für Ölwechsel. Auch der Einsatz in schwer zugänglichen Anwendungen ist möglich. Der Elektrozylinder CMS63 hilft, die Umwelt zu schonen. Durch die kleinere notwendige Schmierstoffbevorratung und das geringe Altschmierstoffaufkommen reduzieren sich die Schmierstoff- und Entsorgungskosten. Zur höheren Gesamtzuverlässigkeit des Antriebs trägt auch bei, dass die sonst üblichen Wartungsrisiken vermieden werden: Dazu zählen beispielsweise die Überwachung des korrekten Schmierintervalls, der richtige Schmierstoff und die korrekte Schmierstoffmenge sowie ein möglicher Eintrag von Fremdstoffen in die zu schmierenden Lagerstellen beim Nachschmieren.

Gerhard Dittes, SEW-Eurodrive/aru

FAKTEN

- SEW-Eurodrive wurde 1931 gegründet und ist mit einem Umsatz von rund 1,8 Mrd. Euro einer der Marktführer in der Antriebsautomatisierung.

- Das Unternehmen beschäftigt weltweit über 13.000 Mitarbeiter und bietet individuelle Lösungen aus dem umfassenden Baukasten mit Getriebemotoren, Frequenzumrichtern, Servo- und dezentralen Antriebssystemen und Industriegetrieben.

Erschienen in Ausgabe: 08/2009