Präzision entscheidet

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Kleinantriebe – Die Unwuchtbestimmung von kleinen Teilen erfordert perfekten Gleichlauf. Moderne EC-Kleinservoantriebe eröffnen neue Möglichkeiten zur Miniaturisierung von Mess- und Prüfgeräten.

24. Februar 2010

Ein häufiges Problem bei rotierenden Baugruppen und Maschinenkomponenten sind Unwuchten, die zu erhöhten Lagerbelastungen und vorzeitigem Verschleiß führen. Einen besonders negativen Einfluss auf die Lebensdauer haben Unwuchten gerade bei sehr kleinen Bauteilen mit einer entsprechend filigranen Lagerung. Umso wichtiger ist in diesen Fällen eine regelmäßige Kontrolle der Produktqualität. Die Micro Präzision Marx GmbH aus Erlangen hat deshalb eine speziell auf die Bedürfnisse solcher Testobjekte abgestimmte Horizontalwuchtmaschine entwickelt, mit der sich der Rundlauf kleiner Komponenten prüfen lässt.

Perfekter Gleichlauf

Die besondere Herausforderung bei diesem Einsatzfeld sind die sehr geringen Messkräfte aufgrund der meist minimalen Unwuchten der Prüflinge. Eine optimale Datenerfassung erfordert deshalb eine hohe Präzision sämtlicher Parameter im Umfeld der Messung. Entscheidend für die Genauigkeit jeder Messung ist dabei vor allem die Güte des Antriebsmotors: Gefordert ist hier ein Antrieb mit zuverlässigem Gleichlauf, der zudem schnell hohe Drehzahlen erreicht und sich präzise auf ein Drehzahlprofil regeln lässt.

Zur Lösung dieser Aufgabe verwenden die Wuchtexperten aus Franken deshalb einen bürstenlosen DC-Servomotor mit 35 Millimeter Durchmesser und einer maximalen Abgabeleistung von 90 Watt des Kleinantriebsexperten Faulhaber aus Schönaich. Der Motor kann die Prüflinge zur Messung in kurzer Zeit auf Drehzahlen bis 80.000 U/min beschleunigen. Die vorgespannten Kugellager stellen dabei einen ruhigen Lauf sicher. Für die Steuerung von Drehrichtung und Drehzahl besitzt der Motor serienmäßig einen Analog-Eingang, einen Fehlerausgang sowie eine RS-232-Schnittstelle. Die im Motorgehäuse integrierten hoch auflösenden Istwertgeber sowie ein programmierbarer Positions- und Drehzahlregler vereinfachen dabei die Ansteuerung.

Eine spezielle Steuerung gewährleistet absolut gleiche Testbedingungen für jeden Prüfling einer Baureihe, sodass zum Beispiel bei Kleinstturbinen sämtliche zwei Gramm schweren Läufer mit einer Betriebsdrehzahl von 400.000 U/min optimal und reproduzierbar gewuchtet werden. Hochgenaue Schwingungssensoren in Verbindung mit einer präzisen Auswertung stellen dabei eine feine Messwertauflösung sicher.

Flexibler Einsatz

Die besondere Bauform der Wuchtmaschine erlaubt den Einsatz mit den unterschiedlichsten Prüflingen, vom Läufer für Kleinstmotoren über Lüftertrommeln bis zu speziellen rotierenden Messköpfen, und entsprechend variabel sind die eingesetzten Baugrößen, Drehzahlen und Messaufbauten. So erfordert zum Beispiel die Prüfung der Läufer von bürstenlosen EC-Antrieben zwingend eine antimagnetische Prüfvorrichtung, während die unmagnetischen drahtbewickelten DC-Anker aus Dynamoblech in dieser Hinsicht keine besonderen Ansprüche stellen. Beim Aufbau der Prüfeinrichtung zu beachten ist zudem in vielen Fällen, dass es durch nicht optimal platzierte metallische Bauteile zu Wirbelströmen kommen kann, die das Messverfahren beeinträchtigen, schließlich erfordern solche Kleinteile eine höchste Auswuchtpräzision bis in den Bereich eines Zehntelmilligramms.

Andreas Zeiff, Dietrich Homburg/bt

Erschienen in Ausgabe: 01/2010