Motor för mer dynamisk rörelse - Säkerhetsdämpare för mer sinnesfrid

Fyra säkerhetsstötdämpare från ACE-stötdämpare skyddar ändlägena för en direktdriven ytmotor som utvecklades vid Institute for Manufacturing Technology and Machine Tools (IFW) i produktionsteknikcentret vid Leibniz University i Hannover. Det nya konceptet för universitetsteamet är mycket intressant för mycket dynamiska maskiner och kan bland annat öka produktiviteten hos verktygsmaskiner.

Hanoverianska projektet, som har finansierats av den tyska forskningsstiftelsen (DFG) sedan 2010, används för grundforskning av ett tvåaxlat, direktdrivet multikoordinatsystem med speciell applikationsförmåga i maskinverktyg. Utöver det intensiva arbetet med motorn har IFW-teamet bland annat fokuserat på att skydda systemets slutpositioner. Som ingenjörerna Jan Friederichs och Jonathan Fuchs rapporterar, var det särskilt viktigt under utvecklingsfasen att skydda prototyperna på bästa möjliga sätt för att undvika tid och kostnader på grund av onödiga fel och för att undvika förseningar i projektet.

Två av dem, tillsammans med annan vetenskaplig personal och deras professor, har tidigare haft goda erfarenheter med maskinelementen från ACE Stoßdämpfer GmbH. Jan Friederichs förklarar: "Om IFW-retarder behövs kommer det gärna att kontakta ACE." Jonathan Fuchs bekräftar de goda Erfarenhet med företaget. Han och andra forskare använder ofta ett verktyg som erbjuds av ACE på www.ace-ace.de/de/berechnungen.html för att bland annat kontrollera genomförbarheten av nya idéer om dimensionering av inbyggda säkerhetsspjäll. För detta ändamål z. Som den rörliga massan beaktas slaghastigheten för massorna på eller stötdämparen och dessutom verkande drivkrafter, drivkraften eller drivmomentet.

Vid bestämning av lämplig lösning antogs att i värsta fall en rörlig massa på 10 kg träffar respektive stötdämpare med en hastighet av 4 m / s med en drivkraft på 500 N. Kombinationen av kinetisk energi och drivenhet resulterade i en total energi / slag på 104,5 Nm. Baserat på de insamlade uppgifterna och med hänsyn till det faktum att nya spjäll inte ska installeras ständigt vid vidareutveckling fattades beslutet att installera fyra säkerhetsdämpare av typen SCS33-50 EUD.

Självjusterande säkerhetsspjäll reducerar kinetisk energi

Säkerhetsstötdämparna i serien SCS33 till 64 kännetecknas av en unik dämpningsteknik, ett härdat styrlager och en kontinuerlig gänga. Denna spjällfamilj är speciellt utformad för användning vid nödstopp och kan tack vare sin kompakta konstruktion i storlekarna M33 x 1,5 till M64 x 2 användas på många olika sätt, till exempel i portalsystem, transportörsystem eller monteringsmaskiner. Material och teknik för de självjusterande maskinelementen tillåter 1000 belastningsändringar.

Stötdämparkropp, kolvstång, huvud och tillbehör består av olika bearbetade stål, kompressionsfjädern är galvaniserad eller plastbelagd. Den maximala livslängden uppnås om omgivningstemperaturen inte överskrider eller faller under värden från -12 ° till 70 ° C. Om det är nödvändigt att byta spjäll är det extremt enkelt att göra tack vare ett stort antal tillbehör och anslutningsdelar. I kombination med den kompakta designen är efterföljande integration i befintliga projekt också lätt möjligt. De modeller som används med ytmotorn kan ta emot 50 Nm / stroke vid ett maximalt slag på 620 mm utan fast stopp. Förutom dessa varianter har ACE också optimerade spjäll i lager. Med dem ökar energiförbrukningen med mer än 50% till 950 Nm / stroke. Men då reduceras livslängden till högst fem slag.

Areamotorn kan ökas ännu mer

Det speciella med den är baserad på principen om permanent magnet excitation synkron Linjärmotorsv baserad ytmotor är den höga matningskraften. Denna lösning är därför överlägsen tidigare plandrivningskoncept. Dessa förlitar sig vanligtvis på motvillighetsprincipen för att generera matningskrafterna i ett plan. På grund av sin princip genererar sådana motorer endast relativt låga matningskrafter. Motorn som utvecklats av IFW erbjuder också den innovativa tvärlindningstekniken. Lindningarna för de enskilda matningsriktningarna är staplade vinkelrätt mot varandra. Eftersom de två lindningssystemen endast påverkar varandra lite, möjliggör detta användning av standardiserade axelregulatorer. Genom att använda permanentmagneter arrangerade som en schackbräda uppnår ytmotorn en hög effekttäthet och kan därför användas för högdynamiska verktygsmaskiner.

Motorn har också optimerats med avseende på störande krafter som är typiska för linjära direkta drivenheter. Med hjälp av en metod för att beräkna motorns optimala geometri reduceras spärrkrafterna och matningskraften kraftigt. Dessutom uppnådde detta en ökning av matningskraften. Då dynamiska krafter verkar på drivenheten under bearbetning av ett arbetsstycke undersökte IFW bland annat beteendet vid fräsning av cirkulära banor och fickor i aluminiumstycken och därmed påverkan av krafter på positioneringsbeteendet under en bearbetningsprocess. Detta resulterade i möjligheten till en processorienterad analys av drivbeteendet i interaktion med tillverkningsprocessen.

Överföringen av kunskapen till andra storlekar är nu fokus för aktiviteter. Jonathan Fuchs har designat en större ytmotor som består av 16-prototypmoduler och har tack vare DFG: s stöd producerat dem. På grund av motorns utvecklade modularitet kan ytmotorns olika storlekar realiseras beroende på industriella krav. Den nya ytmotorn kommer att producera toppkrafter upp till 4800 N och nominella krafter runt 2400 N per axel. I kombination med det permanenta magnetfältet kan individuella resor uppnås oberoende av ytmotorns storlek.

Enligt forskarna är möjliga tillämpningar inom vridning och fräsning eller slipningsteknologi såväl som vid hantering av teknik eller i positioneringsenheter. Special- och monteringsmaskiner med hög dynamik och noggrann positionering är också lämpliga för användning.

Speciellt för förfrågningar från partners från dessa branscher är forskarna öppen för att överföra framgångsrik grundforskning till konkreta tillämpningar.

Ovan: Areamotor med sekundärmagneter

Författarna är Jonathan Fuchs, chef för komponenter och övervakningssystem vid Institute for Manufacturing Technology and Machine Tools i Production Technology Center of Leibniz Universität Hannover och Robert Timmerberg, journalist och medägare i Plus2 GmbH, Press and Advertising Agency, i Wermelskirchen.