Bei Schlittenantrieben punktet der hydrostatische Gewindetrieb

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Mit dem hydrostatischen Gewindetrieb sind 20 m/s² Beschleunigung und 90 m/min Geschwindigkeit erreichbar. Bei den meisten Werkzeugmaschinen ist es jedoch sinnvoll, mit etwas geringeren Geschwindigkeiten und Beschleunigungen bessere Bearbeitungsergebnisse, eine höhere Lebensdauer, einen geringeren Wärmeübergang und reduzierte Wartungs- und Stromkosten anzustreben.

Hydrostatische Gewindetriebe arbeiten energieeffizient

Bild 2: Ein Vergleichstest mit einem Linearmotor (a) ergab eine viel bessere Energiebilanz für den hydrostatischen Gewindetrieb (b). (Archiv: Vogel Business Media)

Bei den meisten Bearbeitungsprozessen auf Werkzeugmaschinen wird während der Hauptzeit eine niedrige Schlittengeschwindigkeit von etwa 0,1 bis 0,4 m/min und eine hohe Vorschubkraft benötigt. Die Kühlleistung des Vergleichs-Linearmotors beträgt auch bei dieser niedrigen Vorschubgeschwindigkeit – Nennkraft 6600 N – laut dem Linearhersteller rund 5,4 kW. Zur Rückkühlung dieser Leistung ist zusätzlich für das Kälteaggregat eine Leistung von mindestens etwa 2,6 kW erforderlich. Insgesamt werden also rund 8 kW Leistung verbraucht, wobei nur eine Vorschubkraft von 6600 N erreicht wird (Bild 2a).

Ein typischer hydrostatischer Gewindetrieb für höhere Geschwindigkeiten benötigt einen Ölstrom von etwa 2 l/min, zum Beispiel bei 50 bar Pumpendruck. Für den Antrieb der Druckpumpe und die Ölrückkühlung mit Luft/Öl-Wärmetauscher sind rund 0,45 kW Leistung, für den Servomotor bei 400 mm/min Vorschubgeschwindigkeit, 10 000 N Vorschubkraft und 50% Wirkungsgrad etwa 0,14 kW notwendig.

Es ergibt sich also ein Leistungsbedarf von zirka 0,6 kW oder trotz der wesentlich höheren Vorschubkraft eine im Vergleich zum Linearmotor eine auf 1/13 oder um 7,4 kW reduzierte Verlustleistung (Bild 2b). Bei drei Vorschubantrieben beläuft sich der Unterschied auf 22 kW

Wärmeentwicklung beim Linearmotor kann zu Ungenauigkeiten führen

Der Linearmotor muss unter dem Schlitten angeordnet werden. Die enorme Heizleistung des Linearmotors ist mit einer wassergekühlten Isolierung vom Schlitten zu isolieren, weil sonst der Wärmeeintrag zu inakzeptablen Ungenauigkeiten führt. Der Servomotor des Antriebes mit hydrostatischem Gewindetrieb wird dagegen außerhalb der Achse montiert. So ist der Wärmeübergang auf die Achse minimal. Damit genügt für die Motorkühlung in der Regel ein Fremdlüfter, nur in Sonderfällen ist eine Wasserkühlung erforderlich.

Der Energieeintrag in das Öl durch Pumpe und Reibung der Hydrostatikmutter beträgt selbst bei schnellen Schlittenbewegungen typischerweise nur etwa 60 bis 120 W. Er wird überwiegend mit dem Öl ausgetragen. Das Öl temperiert und säubert die Gewindespindel kontinuierlich.

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