• Light Bearings for Innovation

Energieeffizient

Dynamisch

Laufruhig

Kompakt

Wälzlager mit Direktantrieb
by Franke

Weniger ist mehr

Franke Drahtwälzlager mit integriertem Direktantrieb zeichnen sich durch höchste Energieeffizienz aus.  Die Integration des Antriebsmotors direkt ins Lager, ermöglicht es, auf Bauteile wie Getriebe und Antriebsritzel komplett zu verzichten. Die bewegten Massen fallen daher deutlich geringer aus – der Leistungsverlust durch Faktoren wie Reibung und Spiel wird minimiert.

Das Franke Drahzwälzlager-Prinzip bietet zudem den Vorteil der freien Materialwahl für das Gehäsue. Die Verwendung von Leichtbaumaterialien wie Aluminium, Kunststoff oder Karbon ermöglicht deutliche Gewichtseinsparungen. Der Motor kann dadurch kleiner dimensioniert werden, was zu Energieeinsparungen von bis zu 30% führt.

Schnell und präzise

Durch die spezielle Konstruktionsweise bieten Lager mit Direktantrieb klare Vorteile in Sachen Präzision und Dynamik:

Die Erzeugung der Antriebskraft direkt im Lager und die Kraftübertragung ohne zwischenliegendes Getriebe ermöglicht maximale Positionierungsgenauigkeit auch bei hohen Drehzahlen. Durch geringe bewegte Massen und eine optimale Gewichtsverteilung werden Störfaktoren wie Reibung oder Vibrationen minimiert – Franke Wälzlager mit Direktantrieb arbeiten daher besonders zuverlässig und verschleißarm.

Flüsterleise im Betrieb

Franke Drathwälzlager mit Direktantrieb zeichnen sich auch bei hohen Umdrehungsgeschwindigkeiten durch besonder hohe Leichtgängigkeit und minimale Vibrationen aus.

Maximale Leistung – kompakte Bauform

Direktangetriebene Lager eignen sich insbesondere für Anwendungsfälle, bei denen der Platzbedarf ein wichtiges Kriterium ist. Die Integration des kompletten Antriebs in das Lagergehäuse führt dazu, dass weitere Baugruppen zur herkömmlichen Übertragung von Antriebsleistung wie Zahnriemen, Wellen oder Ketten entfallen können.

Vorteile von Direktantrieben

Die Verwendung direkt angetriebener Drehverbindungen hat für den Anwender zahlreiche Vorteile:

  • Geringes Gewicht
  • Kompakte Bauform
  • Kundenspezifisches Design
  • Integriertes System
  • Hohe Dynamik
  • Messsystem wählbar
  • Wasserkühlung auf Wunsch
    (dadurch Verdopplung des Nennmoments)

Direktantrieb in der Medizintechnik

Franke Drahtwälzlager sind bei den renommierten Herstellern von Computertomographen weltweit erste Wahl. Leise, leicht und hochdynamisch erfüllen sie alle Anforderungen an moderne Komponenten für die Hochleistungsmedizin. Hier erhalten die Kunden die komplette Baugruppe aus Leichtbaulager, Motor und Steuerung aufeinander abgestimmt aus einer Hand.

Franke Speziallager für Computertomographen erreichen Drehzahlen von bis zu 300 U/min bei einer Geräuschentwicklung von unter 60 dB (A). Ihre hohe Präzision und Laufruhe sorgen für excellentes Bildmaterial durch die Röntgeneinheit.

Direkte Integration in das Lagergehäuse

In ihrer höchsten Ausbaustufe sind Franke Drahtwälzlager als Komplettsysteme aus Lagerung, Antrieb und Steuerung erhältlich. Der Antrieb wird direkt in das Gehäuse integriert. Das ruhende Lagerteil bildet den Stator, das bewegte Lagerteil fungiert als Rotor des Elektroantriebs. Es sind keine weiteren Bauteile notwendig, um das Lager mechanisch in Gang zu setzen was den Wirkungsgrad des Systems erhöht.

Durch den Einsatz von Gehäuseteilen aus Aluminium kann das Gewicht des Motors mehr als kompensiert werden. Ein Franke Leichtbaulager mit Direktantrieb ist daher immer noch wesentlich leichter als ein herkömmliches Stahllager ohne Antrieb. Die geringen zu bewegenden Massen sorgen außerdem dafür, dass der Motor kleiner ausgelegt werden kann und mit höherer Dynamik und Geschwindigkeit arbeitet. In Rundtakttischen werden auf diese Weise hohe Taktraten, in angetriebenen Fahrzeugfelgen hohe Drehzahlen realisiert.

Zum Beispiel: Rundtakttisch mit Direktantrieb

Ein Rundtakttisch mit doppelreihigem Schrägkugellager und integriertem Direktantrieb kann beispielsweise folgende Spezifikation aufweisen:

KKØ mm 315
max. Drehzahl U/min 260
Nennmoment Nm 40
Spitzenmoment Nm 145
Messsystem inkrementell (induktive Abtastung)
Gesamtgewicht kg 19,5

Drehverbindungen mit Direktantrieb in der Praxis

FAQs - Drehverbindungen mit Direktantrieb

Torquemotoren werden direkt in Franke Drehverbindungen integriert. Der Kunde erhält ein komplett einbaufertiges System. Auf ein Getriebe kann dabei verzichtet werden. Mit diesem System ist es nicht nur möglich eine Rotationsbewegung zu erzeugen, sondern auch zu positionieren oder definierbare Taktschritte auszuführen.

Ein Torquemotor besteht aus 2 Komponenten, dem Stator mit Spulen und dem Rotor mit Dauermagneten. Die stromdurchflossenden Spulen erzeugen ein zeitlich veränderbares elektrisches Feld, welches mit dem gleichbleibenden magnetischen Feld des Rotors in Wechselwirkung steht. Die daraus resultierende Kraft wird zur Erzeugung des Drehmoments genutzt. Der Torquemotor ermöglicht ein hohes Drehmoment bei einer definierten Drehzahlspanne. Dabei ist der Abstand zwischen Stator und Rotor (Luftspalt) ausschlaggebend für die Größe des Drehmoments. Die vorgespannte Franke-Drehverbindung garantiert einen gleichbleibenden Luftspalt. Zur Bestimmung der Motorposition kann ein Messsystem verwendet werden.

Die Kabel werden kundenspezifisch konfektioniert.
– Kabel mit Stecker – variable Kabellängen
– Kabel offene Ausführung mit Aderendhülsen – variable Kabellängen
– Stecker (nach Kundenwunsch) an der Drehverbindung befestigt

Um die Motoren vor thermischer Überlast zu schützen, werden sie permanent temperaturüberwacht. Dazu sind temperaturabhängige Widerstände eingebaut. Folgende Sensoren stehen zur Verfügung:
– PTC Kaltleiter (Standard)
– KTY
– Drillingsschalter (Klixon; Bimetallschalter)

Die Motoren können optional mit Wasserkühlung betrieben werden. Dies führt zur Verdoppelung des Nenndrehmomentes.

Alle auf dem Markt verfügbaren Messsysteme können in die Drehverbindung integriert werden. Standardmäßig werden sehr robuste induktive Messsysteme eingesetzt. Sie sind als inkrementelle oder absolute Systeme in verschiedenen Genauigkeitsklassen erhältlich. Folgende Schnittstellen sind verfügbar:
– inkrementelles System: TTL, 1Vss
– absolutes System: EnDat 22; Fanuc , BiSS, SSI – 1Vpp
Absolute Systeme sind i.d.R. um 50% teurer als inkrementelle.

Das (geschlossene) Massband wird direkt auf dem Rotor befestigt und der Messkopf am Stator verschraubt. Denkbar ist auch die Anbringung eines Messsystems an der weiterführenden Konstruktion des Kunden.

Da das Massband ein geschlossener Ring ist, sind hier nur bestimmte Durchmesser verfügbar, was bei der Konstruktion berücksichtigt werden muss. Bei größeren Stückzahlen ist jeder beliebige Durchmesser erhältlich. Es entstehen hierbei Zusatzkosten.

Alle Motoren werden vor Auslieferung entsprechend der EG Richtlinie 73/23EWG und den Normen EN 50178 und EN 60204 geprüft.

Ein Handbuch mit allgemeinen Hinweisen, Sicherheitshinweisen, Anschlussplänen und eine Einbauanleitung liegen bei.

Lager mit Direktantrieb sind von KK-Ø100 bis 1800mm erhältlich.

Alle auf dem Markt verfügbaren Regler können eingesetzt werden.
Franke empfiehlt Servoregler. Diese zeichnen sich durch eine hohe Leistungsdichte mit intelligenter Funtionalität und kompaktem Design aus. Die Regler bieten sehr gute Regeleigenschaften sowie Programmierfähigkeit und unterstützen Standard Kommunikationsprotokolle. Die Servoantriebe verfügen über einen vollständigen digitalen Motion Controller und unterstützen eine große Anzahl an Kommutierungsarten und Position-Feedbacks. Gerne schlagen wir den passenden Regler für die Kundenapplikation vor und nehmen falls gewünscht das komplette System in Betrieb.

Die Motoren sind für eine Dauertemperatur von bis zu 120°C ausgelegt. Die Drehverbindungen arbeiten standardmäßig bis zu 80°C und müssen ggf. für höhere Temperaturen ausgelegt werden.

Dies hängt ab von der Auslegung der Drehverbindung und ist im Einzelfall zu prüfen. Standarddrehverbindungen sind beispielsweise nicht für dauerhaften Einsatz unter Wasser ausgelegt und erreichen somit eine Schutzklasse von max. IP41.

Der Motor läuft i.d.Regel langsam aus. Es sei denn, ein Phasenkurzschluss wird über das Leistungsteil eingeleitet. Dann bremst der Motor relativ schnell herunter. Alternativ kann ein zusätzliches Bremssystem verwendet werden.

Nein, da diese für das Gesamtsystem und nicht für einzelne Komponenten erfüllt sein muss.

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