Die PKP-Schrittmotoren bieten ein bis zu 70 Prozent höheres Drehmoment als vergleichbare Antriebe derselben Baugröße. Maschinenbauer haben mit ihnen die Möglichkeit, ihre Anlagen deutlich kompakter zu konstruieren. Durch den größeren Wicklungsdurchmesser reduzieren sich zudem die Wärmeentwicklung und die Verlustleistung.
Das hohe Drehmoment sowie das gute Vibrationsverhalten der PKP-Schrittmotoren hat Oriental Motor vor allem durch eine Verringerung des Luftspalts erreicht, der sich zwischen den Zähnen des Stators und des Rotors befindet. Die Forschung hatte ergeben, dass sich das Drehmoment durch eine Reduzierung des Spalts um 10microm um rund 5 Prozent erhöht. Die um 8 Prozent engere Wicklungsdichte trägt ebenfalls zur Erhöhung des Drehmoments bei.
In vielen Varianten erhältlich
Die Schrittmotoren der PKP-Serie haben eine Auflösung von 200, 400, 500 oder 1000 Schritten pro Umdrehung und Haltemomente zwischen 0,0075 und 9,5Nm. Die Antriebe gibt es mit Flanschmaßen von 13 bis 85mm – viele davon sind mit verschiedenen Optionen verfügbar. Oriental Motor liefert die Schrittmotoren z. B. auch mit elektromagnetischer Bremse, mit Encoder, mit Getriebe oder als flache Antriebe mit besonders kurzer Motorlänge. Bei den 2-Phasen-Schrittmotoren beträgt der Basis-Schrittwinkel 1,8°, bei den 5-Phasen-Motoren 0,72°. Daneben sind spezielle Ausführungen mit hoher Auflösung erhältlich, die den Basis-Schrittwinkel auf 0,9° bzw. 0,36° halbieren. Diese Motorvarianten werden bevorzugt in Anwendungen eingesetzt, in denen eine hohe Laufruhe erforderlich ist.
Seit kurzem bietet Oriental Motor die Schrittmotoren der PKP-Serie mit dem neuen CS-Getriebe an. Dabei handelt es sich um die Weiterentwicklung eines Stirnradgetriebes. Bei diesem ist normalerweise die Getriebeausgangswelle versetzt zur Motorausgangswelle montiert. Beim Flanschdesign muss daher der Versatz zwischen der Motorausgangswelle und der Getriebeausgangswelle beachtet werden. Das erhöht den Aufwand bei der Integration des Getriebes in die Anwendung bzw. bei der Verbindung des Getriebes mit dem Antrieb. Beim CS-Getriebe befindet sich die Ausgangswelle dagegen im Zentrum des Flansches bzw. der Montagefläche: Dadurch ist der Anbau von Zubehörteilen deutlich leichter als bei klassischen Stirnradgetrieben.
Vorsprung sorgt für mehr Platz im Gehäuse
Zudem sind konventionelle Stirnradgetriebe so konstruiert, dass das Getriebegehäuse in die Projektionsebene der Motorrahmengröße passt. Versucht man dieses Design mit einer konzentrischen Wellenstruktur zu verbinden, ist der Mittelpunktabstand zwischen der Motorausgangswelle und dem Zahnradpaar der ersten Stufe begrenzt. Das hat zur Folge, dass der Mittelpunktabstand aller Zahnradpaare kurz ist und das Zahnrad der Ausgangsstufe nur einen kleinen Durchmesser aufweist. Dadurch ist es schwierig, Stirnradgetriebe mit einem Untersetzungsverhältnis >10 zu konstruieren bzw. mit ihnen hohe Drehmomente zu übertragen.
Um diesen Nachteil zu beheben, ergänzten die Ingenieure von Oriental Motor das Gehäuse ihres neuen CS-Getriebes um einen Vorsprung. Er bietet Platz für ein Zahnrad, sodass der Bauraum im Getriebe-Inneren erweitert werden konnte. Durch diese konstruktive Maßnahme vergrößert sich der Mittelpunktabstand der Zahnradpaare sowie der Durchmesser des Zahnrades der Getriebeausgangsstufe. Das größere Zahnrad ermöglicht wiederum eine Erhöhung des Übersetzungsverhältnisses auf 20 und erlaubt die Übertragung eines hohen Drehmomentes.
Beim CS-Getriebe konnte zudem die Anzahl der benötigten Anbauteile reduziert werden, weil die Lager der Ausgangswelle nur noch vom Getriebegehäuse gestützt werden. Konventionelle Stirnradgetriebe benötigen hierfür zusätzlich einen Zwischenflansch. Dieser kann beim CS-Getriebe entfallen.
Weniger Bauteile
Das CS-Getriebe hat außerdem deutlich weniger Komponenten als ein Planetengetriebe, welches eine Vielzahl von Lagern benötigt, um die Planetenräder zu stützen. Darüber hinaus ist eine hochpräzise Hohlradbearbeitung nötig. Da das neue CS-Getriebe aber auf einem Stirnradgetriebe aufbaut, kommt die Konstruktion mit weniger Teilen aus und die Fertigung nimmt wesentlich weniger Zeit in Anspruch.
Herkömmliche CS-Getriebe mit Planetentrieb müssen zudem für jedes gewünschte Übersetzungsverhältnis mit einem anderen Motor kombiniert werden, weil die Spezifikationen der Motorausgangswelle für jedes Übersetzungsverhältnis geändert werden müssen. Für jedes Übersetzungsverhältnis ist deshalb ein eigener Motor erforderlich. Das CS-Getriebe ermöglicht es dagegen, einen einzigen Motor für verschiedene Anwendungen zu nutzen, denn es liefert unterschiedliche Übersetzungsverhältnisse.
Verdoppelung des Drehmoments
Oriental Motor hat beim CS-Getriebe aber nicht nur den Aufbau marktüblicher Stirnradgetriebe überarbeitet. Die Getriebe wurden auch wärmebehandelt, sodass das zulässige Drehmoment im Vergleich zu dem der SH-Getriebe um das Zweifache gesteigert werden konnte. Durch die Erweiterung des Mittelpunktabstands der Zahnradpaare war es darüber hinaus möglich, die Lager zu vergrößern, was die zulässige Radiallast im Vergleich zu den SH-Getrieben von Oriental Motor um das bis zu Vierfache gesteigert hat. Dadurch wird eine höhere Riemenspannung möglich – das ist insbesondere dann wichtig, wenn durch den Riemenantrieb hohe Kräfte übertragen werden sollen.
Mehr Möglichkeiten für Maschinenbauer
Mit dem neuen CS-Getriebe erweitert Oriental Motor die Anwendungsbereiche seiner PKP-Schrittmotoren deutlich. Neben einer konzentrischen Welle können Maschinenbauer jetzt noch höhere zulässige Drehmomente und Radiallasten realisieren. Die Schrittmotoren der PKP-Serie eignen sich für alle Applikationen mit regelmäßigen Start- und Stoppvorgängen – z.B. in der Wafer-Fertigung oder in Etikettieranlagen.
