Soll sich das Werkzeug einer Werkzeugmaschine nicht nur entlang einer Richtung bewegen, dann braucht diese Maschine – bislang – zwei Elektromotoren. Jan Friedrichs, Ingenieurwissenschaftler am IFW im Produktionstechnischen Zentrum der Leibniz Universität Hannover, will das ändern und entwickelt einen planaren Motor, der beide Antriebsrichtungen bedienen kann. Unterstützt wird er dabei nicht nur durch seine Kollegen, sondern auch mittels einer Förderung durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG). Neben der Arbeit an dem Motor hat das IFW-Team auch den Schutz der Endlagen ihres Systems im Blick. Wie die Ingenieure Jan Friederichs und Jonathan Fuchs, Abteilungsleiter Komponenten und Überwachungssysteme am IFW, berichten, galt es vor allem in der Entwicklungsphase, den Prototypen bestmöglich zu schützen, um Zeit und Kosten aufgrund unnötiger Ausfälle zu sparen und keine Verzögerungen des Projektes zu riskieren.

Die Dämpfer-Typen SCS33-50 EUD sind für den Notstopp-Einsatz gedacht und in den Größen M33 x 1,5 bis M64 x 2 lieferbar. (Bild: ACE Stoßdämpfer)

Mit dem Gedanken: „Wenn das IFW Verzögerer benötigt, wendet es sich gerne an ACE“, wie es Friederichs formuliert, nutzen die Entwickler das Online-Berechnungstool von ACE Stoßdämpfer, um den für sie geeigneten Dämpfer zu ermitteln. Nach Eingabe der Eckdaten wie bewegte Masse (= 10 kg), Aufprallgeschwindigkeit (= 4m/s) und Antriebskraft (= 500N) empfahl das System einen Dämpfer, der mindesten 104,5 Nm pro Hub aufnehmen kann. So entschieden die Entwickler, vier Sicherheitsstoßdämpfer des Typs SCS33-50 EUD zu verbauen. Diese für den Notstopp-Einsatz konzipierte Dämpferfamilie nutzt als Dämpfungsmedium das Automatic Transmission Fluid (ATF) und verfügt über ein gehärtetes Führungslager und ein durchgehendes Gewinde. Der Stoßdämpferkörper, Kolbenstange, Kopf und Zubehör bestehen aus unterschiedlich bearbeitetem Stahl, die Druckfeder ist verzinkt oder kunststoffbeschichtet. Klassische Einsatzgebiete sind z. B. Portal- und Förderanlagen oder Bestückungsautomaten. Die beim Flächenmotor eingesetzten Modelle sind bei einem maximalen Hub von 50 mm ohne Festanschlag in der Lage, 620 Nm/Hub aufzunehmen. Material und Technik der selbsteinstellenden Maschinenelemente erlauben dabei 1.000 Lastwechsel.

Zurück zum Antrieb: Das Besondere an dem auf dem Prinzip der permanentmagneterregten synchronen Linearmotoren basierenden Flächenmotor ist seine hohe Vorschubkraft. Der im IFW entwickelte Motor besticht außerdem durch eine neue Kreuzwickeltechnologie – hierbei werden die Wicklungen für die einzelnen Vorschubrichtungen senkrecht zueinander gestapelt –, kombiniert mit einem passenden Permanentmagnetfeld in Form eines Schachbrettmusters. Dies erlaubt, anders als sonst üblich, die im Motor erzeugte Kraft, in jede beliebige Flächenrichtung weisen zu lassen. Da die beiden Wicklungssysteme sich nur geringfügig gegenseitig beeinflussen, können standardisierter Achsregler genutzt werden. Die schachbrettartige Anordnung der Magneten gibt dem Flächenmotor eine große Kraftdichte und prädestinieren ihn daher für den Einsatz in hoch dynamischen Werkzeugmaschinen. cs