在輕量化結(jié)構(gòu)和汽車(chē)行業(yè)中，功能集成是最新的主題，未來(lái)幾年將出現(xiàn)大量與此相關(guān)的應(yīng)用和創(chuàng)意。位于Aalen的滾動(dòng)軸承制造商Franke也不甘示弱，他們將滾絲軸承與直接驅(qū)動(dòng)模塊結(jié)合起來(lái)，將驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)直接集成到軸承中，可以省去傳動(dòng)和驅(qū)動(dòng)小齒輪上復(fù)雜的潤(rùn)滑回路，因此移動(dòng)質(zhì)量顯著提高，由摩擦和間隙等因素導(dǎo)致的功率損失也被最小化。Franke公司旗下LD驅(qū)動(dòng)器使用的直驅(qū)式軸承組件也擁有這些優(yōu)點(diǎn)，它們以高能效著稱(chēng)。

通過(guò)LD驅(qū)動(dòng)，客戶(hù)獲得了由輕型軸承，力矩電動(dòng)機(jī)和控制系統(tǒng)組成的全套匹配組件

Franke滾絲軸承的工作原理提供了自由選擇外殼材料的可能性，如果使用鋁、塑料或碳等輕質(zhì)材料，重量會(huì)明顯減輕，這樣可以使電動(dòng)機(jī)質(zhì)量更小，從而節(jié)省高達(dá)30%的能源。

將驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)直接集成到軸承中的優(yōu)點(diǎn)如下：

● 集成系統(tǒng)

● 無(wú)磨損驅(qū)動(dòng)

● 高扭矩

● 高動(dòng)態(tài)，高效率

● 個(gè)性化設(shè)計(jì)

● 結(jié)構(gòu)緊湊

● 電動(dòng)機(jī)、測(cè)量系統(tǒng)和控制器可自由選擇

● 可根據(jù)要求進(jìn)行水冷(額定扭矩翻倍)

圖1 Franke輕型軸承采用直驅(qū)式LD驅(qū)動(dòng)，直徑從100~2000 mm不等

集成驅(qū)動(dòng)軸承可精確定位

集成驅(qū)動(dòng)軸承特別適用于要求性能高和占地面積小的應(yīng)用或領(lǐng)域，例如在醫(yī)療技術(shù)、車(chē)輛制造、自動(dòng)化、揀選應(yīng)用或?qū)Ш筋I(lǐng)域。將整個(gè)驅(qū)動(dòng)器集成到軸承殼體中可以省去傳統(tǒng)驅(qū)動(dòng)中用于動(dòng)力傳遞的高性能部件，例如齒形帶、軸或鏈，這也便于更準(zhǔn)確的定位。

Franke公司滾絲軸承的軋制過(guò)程不直接在軸體和封閉結(jié)構(gòu)之間完成，而是在集成的軸承套圈上無(wú)摩擦進(jìn)行，其結(jié)構(gòu)緊湊并可承受高負(fù)載，同時(shí)，四點(diǎn)角接觸式的幾何形狀確保了最大的設(shè)計(jì)自由度，因此客戶(hù)可以根據(jù)需求獲得相應(yīng)材料制成的各種尺寸的部件。

定子和轉(zhuǎn)子

驅(qū)動(dòng)器本身直接集成在軸承箱中，靜止的軸承部件是定子，扭矩電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子負(fù)責(zé)運(yùn)動(dòng)。定子和轉(zhuǎn)子之間的距離(氣隙)決定了扭矩的大小。Franke預(yù)應(yīng)力旋轉(zhuǎn)接頭保證了距離的恒定，測(cè)量系統(tǒng)可確定電動(dòng)機(jī)的位置，接口可用于增量系統(tǒng)和絕對(duì)系統(tǒng)，啟動(dòng)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)不需要其他部件或耐磨部件，提高了系統(tǒng)效率并延長(zhǎng)了其使用壽命。

圖2 分段電動(dòng)機(jī)的磁力抵消了重力并減輕了軸承負(fù)荷

今天滾絲軸承已成為全球知名計(jì)算機(jī)斷層掃描儀制造商的首選，因?yàn)樗軡M(mǎn)足對(duì)現(xiàn)代高效醫(yī)療組件的所有要求：安靜、輕便和高動(dòng)力。通過(guò)LD驅(qū)動(dòng)，客戶(hù)可以從同一來(lái)源獲得所有組件，包括相互配套的輕型軸承、電動(dòng)機(jī)和控制裝置。

計(jì)算機(jī)斷層掃描儀(CT)的主軸承負(fù)責(zé)提供準(zhǔn)確的記錄，即使是在高轉(zhuǎn)速的情況下，該軸承也必須安靜平穩(wěn)地運(yùn)轉(zhuǎn)，必須保證同軸度和偏心率的精確度，F(xiàn)ranke用于計(jì)算機(jī)斷層掃描儀的特殊軸承達(dá)到了300?r/min的速度，噪音低于60?dB(A)，由于其極高的精度和平滑性，使得X射線(xiàn)單元能夠組成出色的圖像材料。

圖3 如今直驅(qū)式滾動(dòng)軸承已被用于計(jì)算機(jī)斷層掃描儀

Franke的測(cè)試臺(tái)已經(jīng)開(kāi)始測(cè)試新一代的CT軸承，如今這些配備了分段驅(qū)動(dòng)裝置的軸承在滿(mǎn)負(fù)載、噪音為70?dB(A)的情況下轉(zhuǎn)速可達(dá)400?r/min，通過(guò)磁力釋放軸承的技術(shù)，其使用壽命幾乎可以達(dá)到無(wú)限。

在機(jī)械工程應(yīng)用方面的巨大潛力

除醫(yī)療技術(shù)外，集成驅(qū)動(dòng)的輕型軸承在機(jī)械工程中的應(yīng)用也有巨大的潛力，例如旋轉(zhuǎn)分度臺(tái)或換刀器，移動(dòng)質(zhì)量小確保發(fā)動(dòng)機(jī)可以設(shè)計(jì)得更小，同時(shí)動(dòng)力和速度達(dá)到更高，在旋轉(zhuǎn)分度臺(tái)中，這種方式實(shí)現(xiàn)了很高的時(shí)鐘速率。

集成直接驅(qū)動(dòng)的滾動(dòng)軸承的直徑為100～1800mm，默認(rèn)工作溫度最高可達(dá)80℃，針對(duì)更高的溫度，軸承組件必須相應(yīng)重新設(shè)計(jì)，這由Franke公司的開(kāi)發(fā)人員和設(shè)計(jì)師完成。

啟動(dòng)該項(xiàng)目是為了與客戶(hù)一起滿(mǎn)足其特殊要求，并且優(yōu)化自己的產(chǎn)品計(jì)劃，Aalen生產(chǎn)廠的實(shí)驗(yàn)室擁有大量設(shè)備，可以完成各種測(cè)試和分析。