Hohlwellenmotoren Spindasyn

Die Universellen

Hohlwellenmotoren sind Antriebe mit vielen Stärken
Detailansicht des Antriebs. (Foto: ARBURG)
Lineare Antriebslösungen für große Kräfte bei hoher Präzision sind bei vielen Anwendungen gefragt. Besonders kompakt bauende Hohlwellenmotoren setzen durch den Verzicht auf externe Betriebsmittel neue Maßstäbe.

Im Gegensatz zu Hydraulik und Pneumatik sind elektrische Hohlwellenmotoren ohne Zusatzaggregate betriebsbereit. Ein Schrittmacher in der Antriebstechnik, AMK Arnold Müller aus Kirchheim/Teck, erweiterte dieses Kompaktprinzip durch die Integration der Hochlastlager in den Motor. So entstand eine platzsparende Antriebseinheit, prädestiniert für den universellen Einsatz.

Stand der Technik

Lineare Bewegungen werden oft über Pneumatik- und Hydraulikzylinder als Aktor umgesetzt. Bauen die Zylinder selbst noch relativ kompakt, so benötigen die erforderlichen Nebenaggregate viel Platz. Elektrische Antriebe sind im Vorteil – ob als Linearmotoren, Spindelantriebe mit externem Motor oder „In-Line-Lösung“ mit Hohlwellenmotor. Allen Elektroantrieben ist die einfache Energieversorgung über Kabel und (Servoumrichter-)Ansteuerung gemeinsam. Wartungsaufwändige Nebenaggregate sind nicht notwendig. Heutige Linearmotoren lassen sich zwar präzise steuern und sind hochdynamisch, erreichen aber nur eine relativ geringe Hubkraft. Für hohe Kräfte bei präziser Positionierung eignen sich daher Spindelantriebe besonders. In herkömmlicher Ausführung mit seitlich versetztem, externem Antriebsmotor und der nötigen Spindellagerung baut das Gesamtsystem aber vergleichsweise groß und sperrig. Abhilfe schafft hier der Einsatz von Hohlwellenmotoren mit integrierten Hochlastlagern.

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Hohlwellenmotoren sind Antriebe mit prinzipbedingt aufs Nötigste reduziertem Bauraum. Das Spindel-Mutter-System wird direkt an der Motorhohlwelle angeflanscht und „ersetzt“ so die konventionelle Antriebsachse normaler Elektromotoren. Diese Antriebsausführung bietet Bestwerte bei Kraft, Energieeffizienz, Leistungsdichte und Zuverlässigkeit. Im Bereich Positioniergenauigkeit, Geschwindigkeit und Baugröße zeigen die Antriebe ebenfalls gute Werte. Die kompakte Bauform bedeutet zudem ein geringes Massenträgheitsmoment – eine Eigenschaft, die der Dynamik des Antriebes nützt. Die Zusatzperipherie beschränkt sich auf eventuell nötige externe Sensoren. Je nach Ausführung lassen sich sowohl extreme Hubkräfte bereitstellen als auch hohe Verfahrgeschwindigkeiten erreichen, um etwa die Zyklenzeit zu optimieren.

Die Kirchheimer Spezialisten verbesserten den Nutzwert der Antriebe durch den Ansatz, die Hochlastlagerung in den Motor zu integrieren. Das spart zusätzlich Bauraum, reduziert Montagekosten und eröffnet neue Einsatzmöglichkeiten. Die hohen Kräfte werden durch das Motordesign und die robuste, nach Anwendungsanforderungen ausgewählte Lagerung problemlos bewältigt. Eine Zentralschmierung im optionalen Anschlussflansch sorgt für eine kontinuierliche Fett- oder Ölversorgung der Spindelmutter. So entfallen die sonst nötigen Stillstandszeiten für die Nachschmierung.

Der Antrieb ist für den flexiblen Einbau geeignet. Er kann sowohl fest an einem Anlagenteil montiert sein als auch mobil auf einer feststehenden Spindel bewegliche Komponenten verfahren. Zudem können auch mehrere Motoren auf einer gemeinsamen Spindel betrieben werden. Dank der elektronischen Ansteuerungen ist eine exakte Positionierung bei hoher Wiederholgenauigkeit möglich. Ebenso können Kraftprofile umgesetzt oder auch der Kraftverlauf aufgezeichnet werden, etwa für die Qualitätskontrolle. Für Hohlwellenmotoren spricht auch die Möglichkeit, eine Energie-, Sensor- oder Druckluft- oder Kühlmittel-Zuführung durch die hohle Motorachse zu legen. So lassen sich bewegliche Achsen einfach versorgen.

Das Konzept bietet ein großes Einsatzspektrum, da der Antriebsmotor und die Spindel-Mutter-Ausführung jeweils getrennt voneinander optimiert werden können. Diese Auswahlmöglichkeit ergibt dann im Einzelfall einen individuellen Antrieb, der aus Serienteilen schnell zusammengesetzt ist. Für den Konstrukteur bedeutet das Prinzip der drehenden Mutter den Vorteil der höheren Geschwindigkeiten bei langen Hüben.

Um den Anwendern eine breite Auswahlvielfalt zu bieten, sind die Spindasyn Hohlwellenmotoren nach einem modularen Baukastenprinzip aufgebaut: So reicht das durchgängige Programm der wahlweise flüssigkeits- oder konvektionsgekühlten Motoren von elf bis 500 Newtonmeter Dauerdrehmoment, das Spitzenmoment beträgt bis 1.500 Newtonmeter. pb

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