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Drahtwälzlager mit Direktantrieb verbinden Leichtbau und Dynamik

Drahtwälzlager mit Direktantrieb verbinden Leichtbau und Dynamik

Drahtwälzlager mit Direktantrieb verbinden Leichtbau und Dynamik

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.

Drahtwälzlager mit Direktantrieb verbinden Leichtbau und Dynamik

Bild: Kadmy/fotolia.de

Franke Drahtwälzlager sind modular aufgebaut. Die Ausbaustufe reicht vom reinen Lagerelement bestehend aus Laufringen und Wälzkörpern bis zu kompletten Systemen mit integriertem Antrieb und Steuerung. Der Clou: durch Verwendung von Aluminiumkomponenten können Leichtbau und Dynamik auf perfekte Art und Weise vereint werden.
Das Prinzip ist genial: Beim Drahtwälzlager rollen die Wälzkörper nicht direkt in den Lagerschalen ab sondern auf speziellen Laufdrähten, die in umschließende Konstruktionen eingelegt werden. Durch diesen konstruktiven Kniff ermöglichen Franke Drahtwälzlager die individuelle Gestaltung der umschließenden Konstruktion sowie eine freie Werkstoffwahl der Gehäuseteile. Dadurch ist es möglich, die Gehäuseteile des Lagers auf die Anschlusskonstruktion abgestimmt zu fertigen und alternative Werkstoffe wie Aluminium oder gar Kunststoff oder Karbon zur Fertigung der umschließenden Konstruktion zu verwenden. Die Anwender erhalten einbaufertige Systeme mit hohem Einsparungspotential bei Gewicht und Antriebsenergie.

Kompaktes Lager mit integriertem Direktantrieb (Bild: Franke)

Geringe Massen – kleiner Motor

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.

Vorder- und Rückseite eines direkt angetriebenen Lagers (Bild: Franke)

Komplettpaket nach Maß

Die Drahtwälzlager mit Direktantrieb sind ausgereifte Systeme. Einsatzgebiete sind Pick&Place-Maschinen zur Bestückung von Leiterplatten, Abfüllanlagen sowie erste Prototypen von Elektrofahrzeugen. Auch in Computertomographen werden Drahtwälzlager mit Direktantrieb eingesetzt.
Der Anwender bekommt ein maßgeschneidertes Komplettpaket aus Lagerung und Antrieb. Die hohe Vielfalt der Gestaltungsmöglichkeiten ist der Vorteil von Drahtwälzlagern mit Direktantrieb. Der Markt bietet zwar direkt motorisierte Lager an, aber nur Franke ist in der Lage, Geometrie und Werkstoff individuell anzupassen. Dadurch entsteht weiterer Nutzen für den Kunden. Soll das Lager z. B. eine Radareinheit im Bug eines Flugzeugs bewegen, kann es für ihn aus Aluminium gefertigt und so ausgelegt werden, dass es Vibrationen und Temperaturveränderungen problemlos verkraftet. Für die Radnabe eines Elektrofahrzeugs werden die Gehäuseteile so gestaltet, dass sie der Form einer Felge entsprechen, auf die ohne weitere Bauteile Reifen aufgezogen werden können. Das spart Baugruppen, Adapterscheiben und ähnliche Zusätze. Und damit Kosten und Gewicht.

Schnitt durch eine Drehverbindung
mit Direktantrieb (Bild: Franke)

Auch in aggressiver Umgebung

Weitere interessante Anwendungen sind Rundtakttische oder Werkzeugwechsler sowie Komponenten für die Lebensmittel- und Verpackungsindustrie.
Hier punkten die Drehverbindungen mit Direktantrieb vor allem mit speziellen Materialien und Abdich-tungen für das Lagergehäuse, um in feuchter oder aggressiver Umgebung ein überzeugendes Bewegungssystem anzubieten.
Potenzielle Anwendungen sind außerdem Luft- und Raumfahrt, Medizintechnik und natürlich die Robotik, die sich gegenwärtig verstärkt mit kleinen, leichten Baureihen für den Arbeitsplatz und im Service beschäftigt. Hier können die Antriebe klein und leistungsstark direkt in die Gelenke integriert werden, um aufwändige Getriebe oder gar Konstruktionen aus Hebeln und Pneumatikzylindern überflüssig zu machen.

3D-Druck bietet Möglichkeiten

Auch in puncto Materialien geht die Entwicklung weiter. Aluminium, Kunststoff, Karbon – Leichtbau-Drehverbindungen mit integrierten Drahtwälzlagern wurden bei Franke schon in vielen unterschiedlichen Werkstoffkombinationen realisiert. Nun geht es an alternative Fertigungsverfahren zur Herstellung der Gehäuseteile. Lasergesinterte Aluminiumringe aus dem 3D-Drucker sind gegenwärtig in der Erprobung. Dieses Verfahren macht es möglich, im Inneren der Ringe eine Art Wabenstruktur zu erstellen, die den Ring leicht macht und ihm gleichzeitig die nötige Steifigkeit verleiht. Durch die neu gewonnene Gestaltungsfreiheit des 3D-Druckverfahrens sind auch wieder völlig neue Möglichkeiten der Integration von Antriebs- und Messsystemen denkbar.

www.franke-gmbh.de


Autor: Gerhard Reininger ist verantwortlich für die Öffentlichkeitsarbeit bei der Franke GmbH in Aalen

Veröffentlicht von

Dirk Schaar

Ich bin seit mehr als 20 Jahren in Automatisierung und Antriebstechnik unterwegs, weil mich die Technik-Themen immer wieder faszinieren und begeistern. Ich möchte meine Entdeckungen, Erlebnisse und Recherchen gerne mit meinen Lesern teilen – informativ, tiefgreifend, spannend, menschlich, lesenswert und charmant.

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