Individuallösung

Direktantriebe - Maßgeschneiderte Antriebe lassen sich optimal an die jeweilige Applikation anpassen. Dem Maschinenbauer bieten sie damit eine entscheidende Möglichkeit, sich über die Leistungsfähigkeit seiner Maschine vom Mitbewerber zu differenzieren.

16. Oktober 2007

Die Standardisierung von Antriebstechnikkomponenten bietet manche Vorteile, speziell auf der Kostenseite. Nicht immer jedoch ermöglichen Standardteile die optimale Lösung: Den entscheidenden Fortschritt bringt oft erst der Einsatz einer maßgeschneiderten Lösung. Ein Spezialist für solche Fälle ist der Motorenhersteller Servax aus Bülach bei Zürich: Die Division der Landert Motoren AG entwickelt unter anderem individuelle Direktantriebe, die es dem Maschinenbauer ermöglichen, Zykluszeiten zu verkürzen, punktgenau zu positionieren, einen hohen Ausstoß zu erzielen und den Wartungsbedarf der Maschine zu verringern.

Die getriebelosen Antriebe ermöglichen eine spielfreie, torsionssteife und verlustarme Übertragung von Antriebskräften. Die geringere Anzahl der Bauteile reduziert zudem deutlich den Aufwand und die Zeit für die Montage. Darüber hinaus kann der Direktantrieb lageunabhängig an die Last befestigt werden.

Die Montage der Pinole einer Werkzeugmaschine beispielsweise erfordert vier Arbeitsschritte, wenn die Antriebseinheit aus einem Getriebemotor mit Drehgeber, zwei Ritzeln und einem Zahnriemen besteht.

Vereinfachte Montage

Kommt stattdessen ein voll integrierter Direktantrieb zum Einsatz, genügt es, den im Kühlmantel eingebrachten Stator in die dafür vorgesehene Spindelhülse einzuführen und die Welle mit dem direkt aufgebrachten Rotor zu montieren. Der Direktantrieb erspart so nicht nur drei Montageschritte, sondern auch das Getriebe, die Ummantelung des Motors, die Ritzel sowie den Zahnriemen.

Vorteile bieten Direktantriebe auch in der Anwendung selbst. So sind die kompakten Antriebselemente aufgrund des wegfallenden Vorgeleges bauartbedingt um ein Vielfaches steifer als entsprechende Getriebemotoren und erlauben damit deutlich dynamischere Bewegungen. Die komplett spielfreie Arbeitsweise gewährleistet dabei eine hochpräzise Positionierung. So entfällt im Beispiel des Pinolenantriebs komplett das Spiel durch Zahnriemen und Ritzel. Es resultiert eine absolut steife, dynamische und präzise Antriebseinheit, die zudem wesentlich weniger Platz benötigt als die Getriebemotorlösung. Zudem ist der Wartungsbedarf aufgrund des Wegfalls des verschleißbehafteten Getriebes um mindestens 50 Prozent geringer.

Optimal nutzen lassen sich auch Direktantriebe jedoch erst, wenn sie an den jeweiligen Einsatzfall angepasst werden. So erfordern die einzelnen Anwendungen beispielsweise einen Einbau des Antriebs mit Gehäuse oder als rahmenlosen Einbausatz oder gar eine komplette Integration in die Maschine. Auch die geforderten Werte für die Drehmomente, Oberflächengeschwindigkeiten, Massenträgheitsmomente und Rotortemperaturen variieren beträchtlich. Dazu kommen unterschiedliche Ansprüche an die Kühlung, etwa als Konvektions-, Eigen-, Fremd- oder Flüssigkeitskühlung.

Die Abstimmung des Anforderungsprofils erfordert deshalb eine enge Zusammenarbeit mit den Anwendern der jeweiligen Antriebslösung, mit dem Ziel, auch scheinbar widersprüchliche Eigenschaften kombinieren zu können. So sollen beispielsweise drehmomentstarke Motoren, die aus physikalischen Gründen ein großes Volumen verlangen, meist zugleich ein kleines Massenträgheitsmoment und eine geringe Rotorerwärmung bieten.

Eine Neuentwicklung des Unternehmens ist zum Beispiel ein 10 Newtonmeter starker Direktantrieb mit integrierter Kugelumlaufspindel in einem Gehäuse mit einem Fassungsvermögen von lediglich 1,6 Litern. Diese Lösung ermöglicht es, einen 600 Kilogramm schweren Fräskopf punktgenau zu positionieren. Die Gewindemutter der Spindel ist dabei in den Motor integriert, sodass keine zusätzliche Lagerung mehr benötigt wird und die statisch und dynamisch steifste Verbindung zwischen Spindel und Motor entsteht.

Zur Beschleunigung und zur Bremsung der Last erzielt der Synchronmotor das Sechsfache seines Nenndrehmoments. Eine zusätzliche Bremse gewährleistet dabei eine maximale Betriebssicherheit auch für Vertikalapplikationen.

Dr. Alberto Colotti, Servax Drives/bt

Erschienen in Ausgabe: 07/2007