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Antriebstechnik von Siemens und RockwellVom Hybridsystem zum doppelten Standard

Karl-Heinz Klumpe

Die KHS-Gruppe bietet die Antriebstechnik ihrer Verpackungsanlagen nun durchgängig in zwei verschiedenen Varianten an.

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ScheibenläufermotorDie Power Disc

Hoher Wirkungsgrad, minimale Rastmomente und keine Wartung, das sind die Vorteile eines Scheibenläufermotors. Eine Neuentwicklung bietet darüber hinaus eine hohe Überlastfähigkeit bei Aussetz- und Impulsbetrieb, ein integriertes, spielarmes Planetengetriebe sowie eine
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Scheibenläufermotor: Die Power Disc
Basisvariante mit nur einem Stator.

Der bürstenlose und damit wartungsfreie Scheibenläufermotor Disc Power von Framo Morat mit integriertem Planetengetriebe ist eine Neuentwicklung, die sich durch geringes Massenträgheitsmoment und hohe Dynamik auszeichnet. Damit eröffnen sich für diesen patentierten Antrieb Anwendungsmöglichkeiten, die bisher Servomotoren vorbehalten blieben, wobei der Disc Power im Vergleich zum gängigen Servomotor deutlich kürzer baut. Aufgrund der optimalen Magnetanordnung werden sowohl Rastmomente als auch Geräusche minimiert. Die hochwertigen Magnete (Neodym-Eisen-Bor) dienen dabei gleichzeitig als Versteifungselemente für den gewebearmierten Kunststoff des Rotors, der wiederum formschlüssig mit der Motorwelle verbunden ist. Somit ergibt sich eine formstabile Einheit bei kleinstem Massenträgheitsmoment, wodurch die charakteristische hohe Dynamik bei relativ geringem Magnetgewicht erreicht wird. Ein weiterer Vorteil ist die Minimierung von Wirbelstromverlusten in der eisenlosen Rotorscheibe. Der Motor zeichnet sich durch einen hohen Wirkungsgrad im gesamten Drehzahl-/Drehmomentbereich und einen sehr guten Anlaufmoment aus.

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Die Anordnung des Rotors zwischen zwei Statoren (Doppelstator) ermöglicht eine hohe Leistungsdichte bei kleinsten Abmessungen und Gewicht. Ein weiterer Vorteil liegt darin, das durch diese Anordnung eine einseitige Lagerbelastung aufgrund der magnetischen Zugkräfte vermieden werden, was sich wiederum positiv auf die Lagerlebensdauer auswirkt.

Hohe Überlastfähigkeit

Die durchdachte Konstruktion und der Einsatz hochwertiger Materialien ermöglichen ein weiteres herausragendes Merkmal dieses Motors – die Überlastfähigkeit. Dreifache Überlastung des Nenndrehmoments bei Aussetzbetrieb und mehr als vierfache Überlastung bei Impulsbetrieb stellen kein Problem dar. Der Scheibenläufermotor Disc Power wird in Leistungsstufen von 0,42 bis 1 Kilowatt – auf Anfrage auch bis 3,5 kW – angeboten und deckt einen Drehmomentbereich bis kurzzeitig 110 Newtonmeter ab. Neben der Standardversion mit zwei Statoren gibt es auch eine günstigere Variante mit einem Stator. Diese Version bietet sich an, wenn weniger Drehmoment und Dynamik erforderlich sind. Um eine höhere Positioniergenauigkeit oder ein höheres Haltemoment zu erreichen, kann zusätzlich eine Bremse angebaut werden. Für das kompakte und extrem kurz bauende Planetengetriebe sind Übersetzungen von i=5:1 bis i= 50:1 vorgesehen. Planetengetriebe haben allgemein den Vorteil bei gutem Wirkungsgrad kleiner und leichter als andere Getriebekonstruktionen zu sein.

Das hier eingesetzte Getriebe ist als Servo-Planetengetriebe ausgelegt, das heißt, es ist sehr spielarm. So bleibt das Verdrehspiel in der einstufigen Ausführung unter 12 Winkelminuten, in der zweistufigen Version unter 15 Winkelminuten.

Der Wirkungsgrad des einstufigen Getriebes liegt bei über 97 Prozent, der des zweistufigen bei über 95 Prozent und unterstützt damit die hohe Effizienz des Antriebs. Über die Modifikationen der Zahnform wurde darüber hinaus eine Geräuschoptimierung erzielt. Bei Dauerbetrieb mit einem Nennabtriebsmoment von 40 Nm liegt die Lebensdauer bei 20.000 Stunden. Die Schmierung des Getriebes ist auf diese Lebensdauer ausgelegt. Somit ist das Getriebe wartungsfrei.

Der neue Scheibenläufermotor kann je nach Anforderung mit den gängigen Motorfeedback-Systemen wie Encoder, Resolver oder digitalen beziehungsweise analogen Hallsensoren ausgestattet werden. Er ist prinzipiell mit allen gängigen industriellen Servoreglern kombinierbar.

Mit der entsprechenden Steuerung eignet er sich für batterieelektrische Applikationen wie handgeführte Gabelstapler, Elektrofahrzeuge, Schwerlastkrankenstühle ebenso wie für industrielle Anwendungen in Werkzeugwechselsystemen, bei Robotikapplikationen oder Positionieraufgaben.

Dr. Peter Stipp / stipp@hoppenstedt.de

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