Gli azionamenti diretti padroneggiano la velocità e i requisiti dinamici di Alzmetall

Dettagli: Rilasciato: 29.10.2012; Ultimo aggiornamento: 06.11.2023; Hits: 16544

I centri di lavoro di Alzmetall sono caratterizzati dalla loro rigidità statica e dinamica estremamente elevata, che consente la precisione richiesta durante la tornitura o la fresatura. Per quanto riguarda gli assi rotanti, gli sviluppatori di Altenmarkt si affidano interamente ai motori torque di IDAM, che hanno anche una serie di altri prodotti del Gruppo Schaeffler come cuscinetti o Guide lineari portare con sé.

Se un cliente dice: "Siamo stati convinti fin dall'inizio delle prestazioni eccezionali rispetto ai prodotti della concorrenza", allora questo parla senza riserve per i servizi del suo fornitore. Questa dichiarazione proviene da Ludwig Probst, firmatario autorizzato e responsabile dello sviluppo / costruzione presso la fabbrica di macchine utensili e fonderia Friedrich GmbH & Co. KG, o Alzmetall in breve. Il riconoscimento è andato a INA - Drives & Mechatronics AG & Co. KG, o in breve IDAM del Gruppo Schaeffler.

L'azienda poggia su due pilastri vicino al lago Chiemsee ad Altenmarkt an der Alz: la Fonderia e ingegneria meccanica. "Nella fonderia produciamo solo ghisa, vale a dire tutti i tipi di ghisa sferoidale e ghisa grigia, fino a cinque tonnellate di peso ciascuno", afferma il capo progettista. Oltre all'utilizzo di una formatrice automatica HWS, vengono prodotte anche fusioni realizzate a mano. L'ingegneria meccanica comprende tre gruppi di prodotti: Trapano a colonna centri di lavoro altamente dinamici, che a loro volta sono suddivisi in serie CS, FS, GS e GX, nonché macchine speciali per la produzione in serie.

Elevata rigidità per precisione

"La nostra serie G non ha rivali sul mercato in termini di dinamica, rigidità e stabilità termica", afferma Probst. Questo punto di forza unico è dovuto ai centri di lavoro, che consentono geometrie assolute e simmetriche rispetto al mandrino principale. "Una macchina deve essere in grado di assorbire le forze di reazione a causa delle elevate velocità di taglio e avanzamenti causati dalle elevate velocità di taglio e avanzamenti in modo che non causino errori di geometria." Tutti possono accelerare e decelerare, ma garantendo che la geometria in base a questi rapporti di forza imposti una corrispondente Rigidità della macchina davanti ", dice Probst.

La "G" nella designazione della macchina sta per design a portale: In questo caso, due azionamenti lineari assialmente paralleli autonomi sono accoppiati l'uno con l'altro nella direzione Y in modo tale che l'ingranaggio mobile coordinato raggiunga un'elevata precisione di movimento parallelo e quindi perpendicolarità geometrica all'asse X. L'altissima rigidità del concetto generale deriva da un lato dalla connessione chiusa dei componenti del telaio con l'ingranaggio di spostamento delle coordinate e, dall'altro, dai sistemi di guida a doppio interno di tutti gli assi lineari. La sovradeterminazione statica associata è dominata da un'elevata precisione di fabbricazione delle geometrie di contatto grazie alla tecnologia di bloccaggio parallelo orientata allo scopo e al design integrale. Inoltre, siamo in grado di installare qualsiasi mandrino principale legato alla tecnologia ", afferma Probst sui vantaggi delle macchine.

Un produttore per quattro funzioni

Guidare, guidare, supportare, misurare: queste sono quattro funzioni coperte da diverse business unit del Gruppo Schaeffler: dalla GS650 alla GS1400, i centri di lavoro hanno da tre a cinque assi. La variante a cinque assi è suddivisa nei tre assi lineari X, Y e Z collegati in serie, che convenzionalmente Viti a sferen vengono azionati così come i due assi rotanti A e C collegati in serie, che sono dotati di azionamenti diretti.

Grazie all'ottimo rapporto commerciale con il Gruppo Schaeffler per molti anni, i progettisti di Alzmetall hanno inizialmente optato per la serie RE dagli specialisti di azionamento di Suhl senza un processo di selezione importante. La serie RKI da record è stata aggiunta un anno fa. "Non abbiamo avuto nessun altro fornitore di motori torque nelle nostre macchine da quando sono stati utilizzati per la prima volta circa sei anni fa", afferma Probst. La decisione fu presa in quel momento a causa della dinamica e della densità di potenza a favore delle unità IDAM. Alzmetall aveva utilizzato principalmente motori a rotore esterno, ad esempio, al fine di ottenere un grande spazio per l'alimentazione centrale nell'asse C. Dalla fondazione delle cosiddette macchine ibride, che si sono sviluppate nel centro di lavoro con l'introduzione della tornitura e quindi delle alte velocità, l'Oberbayern utilizza anche motori RKI.

Sistemi a tavola rotante per il posizionamento preciso del pezzo

Gli assi lineari sono inoltre dotati di prodotti INA: tutti gli assi sono dotati di guide lineari RUE 45 E con due pattini RUE per guida. Vari cuscinetti ZARF sono utilizzati anche negli azionamenti finali. Gli assi rotanti C di tutte le macchine GS incorporano i cuscinetti di misurazione della tavola rotante YRTSM INA, predestinati per le alte velocità. Come suggerisce il nome, qui il sistema di misurazione è integrato nel cuscinetto in modo tale che l'intera gamma di diametri rimanga libera per l'alimentazione di energia della macchina.

500 percento in più - una nuova dimensione

Alzmetall apparteneva già ai clienti selezionati per la fase di test della serie beta dei motori RKI. Il lancio delle vendite è avvenuto dopo un periodo di sviluppo di due anni e mezzo circa un anno fa. "La motivazione per lo sviluppo del nuovo principio funzionale è derivata dall'utilizzo di una trasmissione diretta per un'auto ibrida", afferma Marko Pfeiffer, responsabile vendite tecniche presso IDAM. Requisiti come bassa massa, alta efficienza, coppia elevata alla massima velocità e idoneità alla produzione elevata. Le tecnologie dei motori degli azionamenti diretti convenzionali, come la precedente serie di motori RI, erano di scarsa utilità qui. "Dopo diverse simulazioni, prototipi, test e ottimizzazioni del progetto, siamo stati in grado di sviluppare un azionamento diretto con proprietà completamente nuove e fino al 500 percento in più di prestazioni meccaniche, che è stata la nascita dell'RKI", riassume Pfeiffer.

Struttura e funzionamento di un motore RKI

Quando si confronta un motore RI standard con la serie RKI, si nota che i magneti di superficie ancora utilizzati nella versione standard sono scomparsi sul rotore. Il rotore RKI è costituito da un pacchetto di acciaio laminato in cui è incorporato un sistema di magneti. Questo raggruppa il flusso magnetico e lo aumenta di circa il 30 percento rispetto ai magneti di superficie comparabili. Queste percentuali 30 sono direttamente proporzionali alla forza generata. Si può assumere la stessa ampiezza e lunghezza della bobina.

Pertanto, solo sostituendo il rotore fino a 30 percento in più il momento può essere generato da un motore. Questa coppia aggiuntiva, a sua volta, influisce sulla tensione inversa e quindi sull'adattamento della velocità dell'intero sistema.

Ogni volta che un magnete si sposta oltre una bobina, il campo magnetico induce una tensione nella bobina. La quantità di questa tensione dipende dalla velocità del magnete. Maggiore è la velocità relativa tra i due, maggiore è la tensione indotta. Il problema con questo effetto è che con alte tensioni inverse non è più possibile imprimere una corrente nel motore. In questo caso di solito si verificano forti vibrazioni prima che l'asse cada dallo schema.

Motori elettrici raffreddati ad acqua: compatti, potenti, silenziosi

Il momento in cui questo effetto ha effetto dipende in gran parte da due valori: la tensione del circuito intermedio del convertitore e la costante di induttanza / controtensione del motore. La tensione del circuito intermedio è - a seconda dell'inverter - generalmente da 540 a 600 V in Europa. L'unico modo per modificare la velocità di un motore è l'avvolgimento. Elaborando un filo più forte, l'induttanza del motore diminuisce. Nella stessa misura in cui l'induttanza diminuisce, aumenta la forza di corrente richiesta del motore (metà dell'induttanza corrisponde a circa il doppio della corrente). Con l'adattamento dell'avvolgimento, la velocità può essere quadruplicata e la coppia può essere aumentata del 30 percento, anche con lo stesso spazio di installazione. Ciò si traduce in una prestazione meccanica cinque volte superiore.

Sviluppo futuro con ostacoli

"Per quanto riguarda l'ulteriore sviluppo della RKI, stiamo attualmente lavorando a una versione eco che utilizza magneti più economici e non è quindi soggetta alle fluttuazioni del prezzo dei prodotti magnetici", afferma Pfeiffer. Nella prima metà dell'anno scorso, ad esempio, il Il prezzo del neodimio della materia prima, che costituisce in termini di costo, la proporzione decisiva di un magnete al neodimio-ferro-boro, è aumentato di circa cinque volte. Anche se poi è tornato a una significativa riduzione dei prezzi, il Suhler vuole essere indipendente da tali sviluppi. "Ad esempio, in alcune applicazioni, se non si rispettano i limiti di prestazione dei motori ma si ottimizzano i prezzi del magnete, la percentuale 15 può risparmiare meno coppia rispetto alla percentuale 20 dei costi del magnete", afferma Pfeiffer. Un prodotto corrispondente verrà presentato entro la fine dell'anno.

Un altro argomento per gli sviluppatori IDAM saranno i principi del motore: "Nella maggior parte dei motori torque, utilizziamo il principio del motore sincrono con eccitazione permanente con corrispondenti magneti al neodimio-ferro-boro, utilizzando i cosiddetti motori ibridi, i componenti aggiuntivi di riluttanza all'interno del motore e quindi il tipico principio del motore passo-passo Se potessi ridurre i costi delle materie prime e persino aumentare le velocità in modo significativo, allora c'è un'altra sfida: i convertitori standard nel settore attualmente non supportano questo principio motorio e probabilmente ci vorranno fino a due anni per ottenere produttori più piccoli con costi corrispondenti inferiori I convertitori arrivano sul mercato ", sospetta Pfeiffer.

Tecnologia di bloccaggio per pezzo, dispositivo e macchina utensile

Il responsabile delle vendite vede nuovi campi di applicazione nella tendenza attuale per i principali azionamenti per tavole rotanti verso mandrini ad alte prestazioni, che offrono momenti molto elevati. "Presumo che un giorno un motore di coppia e un mandrino ad alta frequenza saranno molto simili nella loro costruzione, dove tutto cresce un po 'insieme", conclude Pfeiffer.