Das X-life Axial-Radial-Zylinderrollenlager YRTCMA mit lagerintegriertem absoluten Messsystem.

Bild: Schaeffler

Baukasten für direktangetriebene Rundtische und Schwenkachsen Mehr Leistung und Präzision

09.10.2019

In direktangetriebenen Rundtischen und Schwenkachsen bilden Torquemotor, Rundtischlager und Winkelmesssystem ein komplexes System mit vielen Wechselwirkungen hinsichtlich Wärmefluss, Cogging, Drehzahl- und Beschleunigungsvermögen, Steifigkeit, Reibmoment und Positioniergenauigkeit. Daher ist es von großem Vorteil, wenn alle drei Komponenten aus einem Hause kommen und in einem Baukasten perfekt aufeinander abgestimmt sind.

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Speziell für Runddrehtische in Fräsmaschinen ist die Marktforderung nach größeren Drehzahlen ohne Einbußen an Steifigkeit ungebrochen. Daher optimierte Schaeffler seine bewährten Rundtischlager YRT mit einem neuen Kunststoffkäfig, einem massiveren Lagerring sowie einer neuen Wälzkörpergeometrie.

Die Lager der daraus entstandenen Nachfolge-Baureihe YRTC X-life bieten Betreibern von Werkzeugmaschinen im Vergleich zur Serie YRT bis zu 80 Prozent höhere Drehzahlen und bis zu 20 Prozent mehr Kippsteifigkeit. Betreiber realisieren so mehr Zerspanungsleistung bei gleichzeitig höherer Präzision.

Optional sind die neuen X-life YRTC-Rundachslager auch mit einem lagerintegrierten Winkelmesssystem lieferbar (YRTCMA). Die Maßverkörperung wird auf den hochgenau rundlaufenden Innenringbund aufgebracht und ist somit konstruktiv in die Lagerebene gelegt. Diese Anordnung erreicht bei Verkippungen des Tisches die größtmögliche Messgenauigkeit.

Um auch bei der Montage des Messsystems einen USP bieten zu können, konstruierte Schaeffler Direct Drives den Lesekopf so, dass eine Justage desselben entfallen kann. Durch die Integration des Messsystems in das Rundtischlager entfallen zudem teure, geschliffene Anbindungsteile.

Für das YRTCMA-Lager stehen alle gängigen absoluten Messprotokolle wie EnDat2.2, DRIVECLiQ, Serial Interface Fanuc und SSi1VSS mit funktioneller Sicherheit zur Verfügung. Dies ermöglicht die Einbindung in standardmäßige Werkzeugmaschinensteuerungen. Durch den Absolutwert benötigt die Rundachse keine Referenzfahrt und bietet somit maximalen Kollisionsschutz für die Maschine.

Torquemotoren für Rundtische und -achsen

Die Forderung nach höherer Fertigungspräzision und niedrigeren Geräuschen treibt die Entwicklung von Torquemotoren mit möglichst geringeren Störquellen und möglichst geringer Verlustleistung voran. Denn je geringer diese sind, desto weniger Aufwand muss der Maschinenhersteller betreiben, die daraus entstehenden Abweichungen in der Steuerung auszugleichen.

Um diese Abweichungen zum Beispiel im Schleifprozess von Verzahnungen aufgrund von Cogging und Rastmomenten auf nahezu Null zu reduzieren, entwickelte Schaeffler Direct Drives die SRV- und HSRV-Motoren. Sie verfügen über eine doppelte Motorstruktur, bei der sich die jeweils gegenüberliegenden radialen magnetischen Störkräfte gegenseitig aufheben. Dadurch wird ein Verkippen der Drehachse im Mikrometer-Bereich von vornherein verhindert.

Der positive Effekt auf die Fertigungsqualität wird noch dadurch verstärkt, dass die Motoren aufgrund der kaum vorhandenen Störkräfte eine verhältnismäßig geringe Lagervorspannung benötigen. Im Betrieb erzeugt das Lager dadurch weniger Reibungswärme, wodurch die Lagervorspannung und Lagersteifigkeit geringeren Schwankungen unterliegen.

Dreh-Fräs-Bearbeitung

Die kombinierte Dreh-Fräs-Bearbeitung ist vor allem durch exakt bahntreue Konturen und im Dreh-Modus durch große Drehzahlen gekennzeichnet. Aus Sicht des Torquemotoren-Entwicklers sind schon 800 min-1 bei Tischdurchmessern von über 500 mm technisch sehr anspruchsvoll, weil die elektrischen Wechselfrequenzen der hochpoligen Motoren stark ansteigen. Und mit ihr steigt die Erwärmung der Motoren an, mit allen negativen Folgen für den gesamten Antrieb inklusive einer Veränderung der Lagervorspannung und steifigkeit.

Für dieses Segment wurden die Motoren der Baureihe RKI auf den Markt gebracht. Der Entwicklungsschwerpunkt war in diesem Fall, das typischerweise niedrige Drehzahlspektrum der Torquemotoren nach oben zu erweitern, ohne das Drehmoment reduzieren zu müssen. Die RKI-Motoren verfügen hierfür über eine Zahnspulenwicklung und geblechte Rotoren zur Reduzierung der Wirbelstromverluste.

Entwicklungspartnerschaft

Der Trend zur hohen Leistungsausbeute und Präzision hat dazu geführt, dass die Kunden heute Motor und Lagerung als Funktionseinheit verstehen. Details wie die Simulation des Wärmeflusses, die Veränderung der Lagervorspannung, das erzielbare Beschleunigungsvermögen und vieles mehr werden bei Bedarf mit den Kunden intensiv erörtert, um die jeweilige Motortopologie genau an die kundenspezifische Antriebsaufgabe anzupassen – in manchen Fällen bis an die Grenze des technisch Machbaren.

Bildergalerie

  • Für Runddrehtische in Fräsmaschinen hat Schaeffler Torquemotor, Rundtischlager und Winkelmesssystem optimal aufeinander abgestimmt.

    Bild: Schaeffler

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