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Torsionssteifigkeit von Wellen

Gültig für Cartridge DDR

Einer der Hauptgründe, warum für Maschinen Direktantriebe wie der Cartridge DDR

verwendet werden, ist die höhere Servoleistung. Bei einem Hochleistungsservosystem folgt die Welle sehr direkt dem Sollwert und verhindert jedes eventuell entstehenden Stördrehmoment. Beispiele für Anwendungen, bei denen sich eine hohe Servoleistung vorteilhaft auswirkt, sind Drucker- oder Beschichtungswalzen, bei denen Schwankungen der Geschwindigkeit die Qualität des Produkts vermindern, Verpackungsmaschinen, bei denen ein präziser Servo einen höheren Produktdurchsatz ermöglicht, Indexiertische, die eine präzise und schnelle Positionierung erfordern sowie alle Anwendungen, bei denen sich die Präzision des Servos auf die Produktqualität oder den Durchsatz auswirkt.

Um die Servoleistung zu optimieren, ist die Auslegung der Maschine insbesondere zwischen dem Motor und der Last von Bedeutung. Die Konstruktion der Maschine muss eine höchstmögliche Torsionssteifigkeit zwischen Motor und Last sicherstellen. Eine geringe Torsionssteifigkeit zwischen Motor und Last kann zu Resonanzschwingungen führen und die Fähigkeit des Antriebs, präzise auf einen wechselnden Befehlseingang oder sich verändernde Stördrehmomente zu reagieren, deutlich herabsetzen.

Die besten Verfahren zur Maximierung der Torsionssteifigkeit sind:

  • Die Länge der Welle kurz zu halten, indem der Motor so nahe wie möglich an der Last platziert wird.
  • Den Wellendurchmesser so hoch wie möglich anzusetzen. Der Durchmesser der Welle außerhalb des Cartridge DDR sollte nach Möglichkeit vergrößert werden (insbesondere bei Wellen, die länger als 10 cm sind).
  • Flexible Kupplungen zwischen Welle und Last zu vermeiden.

Die beiden nachstehenden Abbildungen zeigen Beispiele einer Welle mit hoher Torsionssteifigkeit und einer Welle mit geringer Torsionssteifigkeit.

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Eine lange Welle oder eine Welle mit geringerem Durchmesser zwischen dem Cartridge DDR und der Last wirkt wie eine Feder zwischen dem Trägheitsmoment des Motors und der Last und ruft Resonanzen zwischen den beiden Komponenten hervor.

Beim  Cartridge DDR gibt es einen vorgegebenen Durchmesser für die Verbindung mit der internen  Klemmkupplung. Der Konstrukteur der Maschine sollte sicherstellen, dass der Durchmesser der Welle nach dem Austreten aus dem Motor so stark wie möglich zunimmt. Breite Lagerlaufringe und eine kurze axiale Länge zwischen Motor und Last sind Beispiele für Konstruktionsansätze, die zur Maximierung der Servoleistung beitragen.