Torquemotoren

Störkräfte eliminieren

Bei der hoch präzisen Oberflächenbearbeitung können gewöhnliche Torquemotoren durch Störkräfte Abweichungen von mehreren Mikrometern verursachen. Diese Ungenauigkeiten sind bei höchsten Qualitätsansprüchen nicht hinnehmbar. Eine neue Motorbauweise verhindert diese qualitätsmindernden Einflüsse und ermöglicht noch höhere Bearbeitungsgenauigkeiten.

Eine neue Motorbauweise verhindert diese qualitätsmindernden Einflüsse und ermöglicht noch höhere Bearbeitungsgenauigkeiten.

Bei der Zerspanung mit sehr steifen und direktangetriebenen Rundachsen in ultrapräzisen Fräs-, Schleif- und Verzahnungsmaschinen können an Werkstücken sichtbare Fehler auftreten. Dies wird als das Phänomen kurzwelliger Oberflächenfehler bezeichnet. Sie sind häufig an optischen Effekten auf den Oberflächen, beispielsweise an regelmäßigen Streifen oder Schatten erkennbar. Auch Schleifsterne auf den Stirnseiten sind Hinweise auf diese Art von Fehler. Solche Genauigkeitsabweichungen von unter einem Mikrometer bis hin zu wenigen Mikrometern führen zu Qualitätsproblemen an hochpräzisen Werkstücken im Formenbau, der Linsenendbearbeitung oder bei Verzahnungsteilen höchster Güte.

Diese Abweichungen entstehen in Rundachsen und Rundtischen durch kleinste Verkippungen der Achse beziehungsweise der Aufspannfläche. Ursache hierfür sind pulsierende Axial- und Radialkräfte, die aus den Magnetfeldern des Torque-Antriebes resultieren. Über einen Hebelarm wirken sie sich als Störkräfte und -momente an der Lagerung aus. Diese für das Lager relativ kleine Lasten verursachen Achsverlagerungen und Verkippungen im Submikrometerbereich, die die beschriebenen Spuren an der Werkstückoberfläche hinterlassen können. Insbesondere bei Schleifsternen ist die Fehlerperiode meist auf die Polzahl des Motors zurückzuführen. Das Phänomen ist keineswegs neu, jedoch sind die Oberflächenqualitäten heute so hoch, dass die Effekte an den Bearbeitungsspuren sichtbar werden können. Zudem sind die Anforderungen an Form-toleranzen und Oberflächenqualitäten in einigen Branchen so stark gestiegen, dass der Aufwand für eine Nacharbeit zu hoch ist und der Markt nach einer Lösung verlangt.

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Um die entstehenden Oberflächenfehler in der Ultrapräzisionsfertigung zu vermeiden, haben die Ingenieure von INA – Drives & Mechatronics (Idam), dem Direktantriebsspezialisten innerhalb der Schaeffler-Gruppe, eine „doppelte“ Motorstruktur entwickelt. Durch diese Struktur gleichen sich die auftretenden Störkräfte und -momente innerhalb des Motors aus.

Auf diesem Prinzip basieren die neuen Torquemotoren der Serie SRV. Trotz ihres komplexeren Aufbaus können sie die marktüblichen Torquemotoren direkt ersetzen. Für die neue Baureihe sind Luftspaltdurchmesser von 89 bis über 460 mm und Magnethöhen von 25 bis 200 mm vorgesehen. Damit sind Drehzahlen von bis zu 14.000 min-1 erreichbar.

Beim Einsatz der neuen Torquemotoren lässt sich laut Schaeffler kein messbarer Eintrag von pulsenden motorbedingten Axial- und Radialkräften in die Maschinenstruktur mehr feststellen. Die bearbeiteten Oberflächen zeigen keine optischen Fehler und lassen sich mit sehr hoher Form- und Maßhaltigkeit realisieren. am

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