Präzision im Milligrammbereich

Gerade bei kleinen und kleinsten Bauteilen mit entsprechend filigraner Lagerung ist präziser Rundlauf für die Lebensdauer ein nicht zu unterschätzender Faktor. Denn je höher die Drehzahl und das nichtsymmetrische Gewicht, desto größer werden auch die auftretenden Kräfte. Dies führt neben Vibra­tionen zu einer erhöhten Lagerbelastung und damit zu vorzeitigem Verschleiß.

Die Micro Präzision Marx GmbH aus Erlangen bietet für die Güteprüfung kleiner Komponenten eine speziell auf die Bedürfnisse dieser Testobjekte abgestimmte Horizontalwuchtmaschine. Kleinste Unwuchten zu erfassen bedeutet auch, dass die Messkräfte sehr klein sind, deshalb muss im Umfeld der Messung alles präzise einstellbar sein. Nur so können die Daten optimal erfasst werden. Aus diesem Grund setzt der Wuchtexperte beim Antrieb auf Motoren von FAULHABER.    

Universell bedeutet speziell

Kleine rotierende Teile, die es auszu­wuchten gilt, gibt es viele: vom Läufer aus Klein- und Kleinstmotoren über Lüftertrommeln bis hin zu speziellen, rotierenden Messköpfen. Daraus ergibt sich eine große Bandbreite an unterschiedlichen Baugrößen und Drehzahlen. Schon bei den "einfachen" Läufern von Elektromotoren, auch Anker genannt, beginnt das Problem: sind drahtbewickelte DC-Anker aus Dynamoblech noch un­magnetisch, so benötigen die Anker der modernen, bürstenlosen DC-Antriebe zwingend eine antimagnetische Prüfvorrichtung. Auch Wirbelströme durch nicht optimal platzierte metallische Bauteile beeinträchtigen das Messverfahren. Hier ist Know-how gefragt, schließlich geht es bei den Kleinteilen um höchste Auswuchtpräzision bis herunter zum Zehntel-Milligrammbereich.
Die besondere Bauform der Wuchtmaschine berücksichtigt alle möglichen Arten von Prüflingen, eine spezielle Steuerung dient der Sicherstellung absolut gleicher Testbedingungen für jeden Prüfling einer Baureihe. Schließlich sollen ja beispiels­weise alle 2-Gramm-Läufer bei Kleinst­turbinen mit 400.000 U/min Betriebsdrehzahl optimal und reproduzierbar gewuch­tet werden. Hochgenaue Schwingungssensoren in Verbindung mit einer präzisen Auswertung erlauben daher eine feine Messwertauflösung. Es ist klar, dass die Messung nur so genau sein kann, wie es der antreibende Motor zulässt. Gleichlauf, hohe Drehzahlen und sehr gute Regelbarkeit sind hier die Stichworte.

Testantrieb mit entscheidend

Zum Test ist daher ein Antrieb nötig, der zuverlässig und gleichmäßig hohe Drehzahlen erreicht und sich präzise auf ein Drehzahlprofil regeln lässt. Die Antriebsspezialisten von FAULHABER wählten für diese Anforderungen einen bürstenlosen DC-Servomotor mit 35 mm Durchmesser. Eine Voraussetzung für besonders ruhigen Lauf sind die vorgespannten Kugellager. Die bis zu 90 W Abgabeleistung sorgt für zeitsparende Beschleunigungs- und Bremswerte. Im Motorgehäuse integrierte hochauflösende Istwertgeber sowie ein programmierbarer Positions- und Drehzahlregler komplettieren den Antrieb.
Das sorgt für einfache Ansteuerung und schnelle Regelstrecken. Der Antrieb ist neben der Spannungsversorgung (24 V DC) serienmäßig mit einem Analog-Eingang, einem Fehlerausgang und einem RS232-Anschluss ausgestattet. Über diese Schnittstellen steuert das Startmodul des Wuchtgerätes den Antrieb in Drehrichtung und Drehzahl. Motor-Start/Stopp und Drehzahlanzeige ergänzen die Funktion. Der so angesteuerte Servoantrieb kann die Prüflinge dann zur Messung auf 40.000 bis 80.000 U/min beschleunigen.
Moderne bürstenlose DC-Servomotoren eröffnen heute neue Möglichkeiten bei der Miniaturisierung von Mess- und Prüf­geräten. Je nach Anwenderanforderungen können Antriebe von der Stange, leicht modifizierte Modelle oder speziell entworfene Motoren für optimale Bewegungs­abläufe in Frage kommen.