Was ist ein Spindelmotor?
Ein Spindelmotor ist ein Motor, bei dem der Motorteil der Stromquelle und der rotierende Teil integriert sind.
Da es nur eine rotierende Welle gibt, ist die Gerätekonfiguration vereinfacht. Eine Spindel ist die rotierende Welle einer rotierenden Maschine.
Dieser Begriff wird auch als Spindeleinheit bezeichnet und für Werkzeugmaschinen wie Drehbänke verwendet. Ein Spindelmotor ist also ein Motor, der in die Spindel integriert ist.
Rotationssteuerungen, die aus einem Motor, einem Getriebe und Riemen bestehen, sind im Allgemeinen aufgrund der Anzahl der Komponenten kompliziert zu steuern. Darüber hinaus erhöhen sie die Größe des Geräts, während Spindelmotoren eine einfache und platzsparende Möglichkeit bieten, mehrere Drehachsen parallel anzuordnen.
Anwendungen von Spindelmotoren
Spindelmotoren werden häufig in Bearbeitungsmaschinen eingesetzt. Nachfolgend einige Beispiele für Anwendungen von Spindelmotoren.
- Bohrmaschinen und Schaftfräser
- Für rotierende Computer-HDDs
- Schneidwerkzeuge wie Kreissägen
- Werkzeuge zum Bohren und Schleifen
- Arme für kooperative und gelenkige Roboter
Die Produktpalette ist breit gefächert und reicht von Modellen mit hohem Drehmoment bis hin zu solchen, die für hohe Drehzahlen geeignet sind. Je nach Anwendung kann man aus einer Vielzahl von Spindelmotoren das optimale Produkt auswählen.
In den letzten Jahren wurden Spindelmotoren auch in Knickarmrobotern eingesetzt, bei denen die Drehachse des Roboterarms mit der Achse des Spindelmotors kombiniert ist. Aufgrund ihrer platzsparenden Eigenschaften können sie auch für die Rotation von Festplatten verwendet werden.
Funktionsweise der Spindelmotoren
Der Aufbau von Spindelmotoren ist dem der weit verbreiteten Servomotoren oft sehr ähnlich. Die Spindel ist auf der gleichen Achse wie die Drehachse installiert. Zu den verwendeten Motortypen gehören Synchronmotoren und Induktionsmotoren.
1. Synchronmotoren
Synchronmotoren bestehen aus einem Rotor aus Permanentmagneten, der auf einer rotierenden Welle befestigt ist, und mehreren kreisförmigen Statoren, die um seinen Umfang herum installiert sind. Der Stator besteht aus einem elektrischen Draht, der um einen Eisenkern gewickelt ist, der als Elektromagnet wirkt und sich vorübergehend selbst hält, wenn ein Wechselstrom durch ihn fließt.
Da sich die Phase des Wechselstroms von Moment zu Moment ändert, ändert sich auch die Polarität der Elektromagneten mit der Zeit. Die Polarität des Permanentmagneten des Rotors ist fest, so dass der Rotor durch abwechselnde Anziehung und Abstoßung mit dem Stator gedreht werden kann.
2. Induktionsmotoren
Induktionsmotoren verwenden einen Leiterrotor anstelle des Dauermagnetrotors von Synchronmotoren. Der Leiterrotor wird häufig aus käfigförmigen Metallteilen hergestellt.
Die Funktionsweise besteht darin, dass das vom Stator erzeugte rotierende Magnetfeld einen elektrischen Strom im Leiter des Rotors erzeugt, der eine elektromagnetische Induktion hervorruft, durch die die Welle gedreht wird. Im Gegensatz zu Synchronmotoren treten in der Rotationsphase Fehler auf, die als Schlupf bezeichnet werden, so dass sie für die Feinpositionierung nicht geeignet sind. Sie bestehen jedoch aus weniger Teilen und sind kostengünstiger und werden daher häufig für Produkte mit hoher Leistung verwendet.
Weitere Informationen zu Spindelmotoren
Unterschiede zwischen Spindelmotoren und Servomotoren
Der Begriff Spindel bezieht sich auf die rotierende Welle von industriellen Rotationsmaschinen, die zum Schneiden und Schleifen verwendet werden. Der Hauptzweck von Spindelmotoren ist daher das Schneiden und Schleifen. Häufig werden Motoren mit sehr hohen Drehzahlen und hohem Drehmoment eingesetzt.
Im Gegensatz dazu werden Servomotoren häufig in Präzisionsmaschinen eingesetzt, bei denen eine hohe Positioniergenauigkeit erforderlich ist. Beispiele hierfür sind Montageroboter und automatische Verpackungsanlagen. Motoren verwenden Antriebsgeräte wie Encoder, um die Rotationsposition und die Geschwindigkeit des Rotors zu erfassen.
Diese Erkennungsinformationen werden mit einer SPS oder einem Treiber kommuniziert, um eine Rückkopplungssteuerung zu implementieren, die es ermöglicht, hohe Drehzahlen mit hoher Präzision zu steuern. Alle Arten von Motoren, sowohl Spindelmotoren als auch Servomotoren, können eingesetzt werden.
Induktionsmotoren werden jedoch häufig für Spindelmotoren und Servomotoren mit großer Kapazität verwendet, während Synchronmotoren häufig für Servomotoren mit kleiner Kapazität eingesetzt werden.