Los accionamientos directos dominan la velocidad y los requisitos dinámicos en Alzmetall

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Detalles: Publicado: 29.10.2012; Última actualización: 06.11.2023; Golpea: 16425

Los centros de mecanizado de Alzmetall se caracterizan por su altísima rigidez estática y dinámica, lo que permite la precisión requerida al tornear o fresar. Cuando se trata de ejes rotativos, los desarrolladores de Altenmarkt confían completamente en los motores torque de IDAM, que también tienen una serie de otros productos del Grupo Schaeffler, como rodamientos o Guías lineales traer con ella.

Si un cliente dice: "Estábamos convencidos desde el principio del desempeño sobresaliente en comparación con los productos de la competencia", entonces eso habla sin reservas de los servicios de su proveedor. Esta declaración proviene de Ludwig Probst, signatario autorizado y jefe de desarrollo / construcción en la fábrica y fundición de máquinas herramienta Friedrich GmbH & Co. KG, o Alzmetall para abreviar. El reconocimiento fue para INA - Drives & Mechatronics AG & Co. KG, o IDAM para abreviar del Grupo Schaeffler.

La empresa se asienta sobre dos pilares cerca del lago Chiemsee, en Altenmarkt an der Alz: el Fundición e ingeniería mecánica. "En la fundición sólo producimos hierro fundido, es decir, todo tipo de fundición nodular y fundición gris, con un peso de hasta cinco toneladas cada uno", afirma el jefe de desarrollo. Además del uso de una máquina de moldeo automática HWS, también se fabrican piezas moldeadas a mano. La ingeniería mecánica incluye tres grupos de productos: Taladradoras de columna centros de mecanizado altamente dinámicos, que a su vez se subdividen en series CS, FS, GS y GX, así como máquinas especiales para la producción en serie.

Alta rigidez para precisión

"Nuestra serie de tipo G no tiene rival en el mercado en términos de dinámica, rigidez y estabilidad térmica", dice Probst. Este punto de venta único se debe a los centros de mecanizado, que permiten una geometría simétrica absoluta en relación con el husillo principal. "Una máquina debe ser capaz de absorber las fuerzas de reacción debido a las altas velocidades de corte y alimentación causadas por las altas velocidades de corte y alimentación para que no causen errores de geometría". Todos pueden acelerar y desacelerar, pero asegurando que la geometría bajo estas relaciones de fuerza establezca una correspondiente. Rigidez de la máquina por delante ", dice Probst.

La "G" en la designación de la máquina significa diseño de pórtico: En este caso, dos accionamientos lineales autónomos axialmente paralelos se unen entre sí en la dirección Y de tal manera que el engranaje de desplazamiento coordinado logre una alta precisión de movimiento paralelo y, por lo tanto, una perpendicularidad geométrica al eje X. La rigidez extremadamente alta del concepto general resulta, por un lado, de la conexión cerrada de los componentes del bastidor con el engranaje de desplazamiento coordinado y, por otro lado, de los sistemas de guía doble interna de todos los ejes lineales. La sobredeterminación estática asociada está dominada por la alta precisión de fabricación de las geometrías de contacto debido a la tecnología de sujeción paralela orientada al propósito y al diseño integral. Además, podemos instalar cualquier husillo principal relacionado con la tecnología ", dice Probst sobre las ventajas de las máquinas.

Un fabricante para cuatro funciones.

Conducir, guiar, apoyar, medir: estas son cuatro funciones que cubren diferentes unidades de negocio del Grupo Schaeffler: Desde la GS650 hasta la GS1400, los centros de mecanizado tienen de tres a cinco ejes. La variante de cinco ejes se divide en los tres ejes lineales X, Y y Z conectados en serie, que convencionalmente Tornillos de bolan se accionan así como los dos ejes rotativos A y C conectados en serie, que cuentan con accionamientos directos.

Debido a la muy buena relación comercial con el Grupo Schaeffler durante muchos años, los diseñadores de Alzmetall inicialmente optaron por la serie RE de los especialistas en accionamientos de Suhl sin un proceso de selección importante. La serie RKI que batió récords se agregó hace un año. "No hemos tenido ningún otro proveedor de motores de torsión en nuestras máquinas desde que se utilizaron por primera vez hace unos seis años", dice Probst. La decisión se tomó en ese momento debido a la dinámica y la densidad de potencia a favor de las unidades IDAM. Alzmetall había utilizado principalmente motores de rotor externo, por ejemplo, para obtener un gran espacio libre para la fuente de alimentación central en el eje C. Desde el establecimiento de las llamadas máquinas híbridas, que se convirtieron en el centro de mecanizado con la introducción del torneado y, por lo tanto, a altas velocidades, el Oberbayern también utiliza motores RKI.

Sistemas de mesa giratoria para un posicionamiento preciso de la pieza de trabajo

Los ejes lineales también están equipados con productos INA: todos los ejes cuentan con guías lineales RUE 45 E con dos zapatas RUE por riel. Varios rodamientos ZARF también se utilizan en las transmisiones finales. Los ejes rotativos C de todas las máquinas GS incorporan los rodamientos de medición de mesa giratoria YRTSM INA, que están predestinados para altas velocidades. Como su nombre lo indica, aquí el sistema de medición está integrado en el rodamiento de tal manera que todo el rango de diámetro permanece libre para el suministro de energía de la máquina.

500 por ciento más: una nueva dimensión

Alzmetall ya pertenecía a los clientes seleccionados para la fase de prueba de la serie beta de los motores RKI. El lanzamiento de ventas tuvo lugar después de un período de desarrollo de dos años y medio hace aproximadamente un año. "La motivación para desarrollar el nuevo principio funcional provino del uso de una transmisión directa para un automóvil híbrido", dice Marko Pfeiffer, Jefe de Ventas Técnicas de IDAM. Deben cumplirse requisitos tales como baja masa, alta eficiencia, alto par a la velocidad máxima y alta idoneidad de producción. Las tecnologías de motor de los accionamientos directos convencionales, como la serie de motores predecesora RI, eran de uso limitado aquí. "Después de varias simulaciones, prototipos, pruebas y optimizaciones de diseño, pudimos desarrollar un accionamiento directo con propiedades completamente nuevas y hasta un 500 por ciento más de rendimiento mecánico, que fue el nacimiento del RKI", resume Pfeiffer.

Estructura y funcionamiento de un motor RKI.

Al comparar un motor RI estándar con la serie RKI, es notable que los imanes de superficie que todavía se usan en la versión estándar han desaparecido en el rotor. El rotor RKI consiste en un paquete de acero laminado en el que está incrustado un sistema de imanes. Esto agrupa el flujo magnético y lo aumenta en aproximadamente un 30 por ciento en comparación con los imanes de superficie comparables. Estos porcentajes de 30 son directamente proporcionales a la fuerza generada. Uno puede asumir la misma ampacidad y longitud de la bobina.

Por lo tanto, solo al reemplazar el rotor se puede generar hasta un 30 por ciento más de momento a partir de un motor. Este par adicional, a su vez, influye en el voltaje inverso y, por lo tanto, en la adaptación de la velocidad del sistema general.

Cada vez que un imán pasa una bobina, el campo magnético induce un voltaje en la bobina. La cantidad de este voltaje depende de la velocidad del imán. Cuanto mayor sea la velocidad relativa entre los dos, mayor será el voltaje inducido. El problema con este efecto es que con altos voltajes inversos ya no es posible imprimir una corriente en el motor. Por lo general, en este caso, se producen fuertes vibraciones antes de que el eje se salga del esquema.

Motores eléctricos refrigerados por agua: compactos, potentes, silenciosos

El momento en el que este efecto surte efecto depende en gran medida de dos valores: el voltaje de enlace de CC del convertidor y la constante de inductancia / contravoltaje del motor. El voltaje del enlace de CC es, dependiendo del inversor, generalmente de 540 a 600 V en Europa. La única forma de cambiar la velocidad de un motor es enrollando. Al procesar un cable más fuerte, la inductancia del motor disminuye. En la misma medida que disminuye la inductancia, aumenta la intensidad de corriente requerida del motor (la mitad de la inductancia corresponde aproximadamente al doble de la corriente). Con la adaptación del devanado, la velocidad puede cuadruplicarse y el par puede aumentarse en un 30 por ciento, incluso con el mismo espacio de instalación. Esto da como resultado un rendimiento mecánico cinco veces mayor.

Desarrollo futuro con obstáculos.

"En lo que respecta al desarrollo posterior del RKI, actualmente estamos trabajando en una versión ecológica que utiliza imanes más baratos y, por lo tanto, ya no está sujeta a las fluctuaciones en el precio de los productos magnéticos", dice Pfeiffer. En el primer semestre del año pasado, por ejemplo, el El precio de la materia prima de neodimio, que constituye en términos de costo, la proporción decisiva de un imán de neodimio-hierro-boro, aumentó aproximadamente cinco veces. Incluso si luego regresó a una reducción de precios significativa, el Suhler quiere ser independiente de tales desarrollos. "Por ejemplo, en algunas aplicaciones, si uno no va por los límites de rendimiento de los motores pero optimiza los precios del imán, el porcentaje de 15 puede ahorrar menos torque que el porcentaje de 20 de los costos del imán", dice Pfeiffer. Un producto correspondiente se presentará más adelante este año.

Otro tema para los desarrolladores de IDAM serán los principios del motor: "En la mayoría de los motores de par, utilizamos el principio del motor síncrono con excitación permanente con los imanes de neodimio-hierro-boro correspondientes, utilizando los llamados motores híbridos, los componentes de reluctancia adicionales dentro del motor y, por lo tanto, el principio típico del motor paso a paso Si pudiera reducir los costos de las materias primas e incluso aumentar significativamente las velocidades, entonces hay otro desafío: los convertidores estándar en la industria actualmente no son compatibles con este principio del motor, y probablemente tomará hasta dos años obtener fabricantes más pequeños con costos correspondientes más bajos Los convertidores llegan al mercado ", sospecha Pfeiffer.

Tecnología de sujeción para piezas, dispositivos y máquinas herramienta

El gerente de ventas ve nuevos campos de aplicación en la tendencia actual de las unidades principales para mesas giratorias a husillos de alto rendimiento, que proporcionan momentos muy altos. "Supongo que algún día un motor de torque y un husillo de alta frecuencia serán muy similares en su construcción, donde todo crece un poco", concluye Pfeiffer.