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Motorspindel

Eine Motorspindel ist eine direkt angetriebene Spindel, bei der sich der Motor, der üblicherweise als Drehstrom-Asynchronmotor ausgeführt ist, direkt auf der Hauptspindel zwischen den Spindellagern befindet. Der Rotor ist hierbei direkt auf die Spindelwelle aufgeschrumpft. Die durch die hohe Verlustleistung entstehende Wärme wird zum Teil über eine Flüssigkeitskühlung oder auch vereinzelt über eine Luftkühlung über den Stator abgeführt.

Motorspindeln zeichnen sich gegenüber konventionellen Antrieben, die meist als Riemen- oder Zahnradgetriebe ausgeführt sind, durch eine hohe Verdrehsteifigkeit des Antriebs aus. Weitere Vorteile der Motorspindel sind der kompakte Aufbau des Motors, der ruhige und genaue Lauf der Spindel auch bei sehr kleinen Drehzahlen und die Erfassung der Motordrehzahl und der Spindellage über einen Zahnradgeber.

Je nach Spindeldurchmesser erreichen Motorspindeln mit einer Wälzlagerung zurzeit maximale Drehzahlen von über 30000 min-1, Motorspindeln mit Luftlagerung erreichen Drehzahlen von bis zu 120000 min-1. Außerdem können maximale Drehmomente von bis zu 750 Nm erreicht werden. Die Wahl der Lagerung wird daher maßgeblich vom Einsatzzweck der Spindel geprägt. Als Motoren kommen Synchron- und Asynchronmotoren zum Einsatz.

Aufgrund der häufig sehr kompakten Bauweise und Systemintegration kann die gesamte Spindeleinheit schnell ausgetauscht werden, jedoch birgt die hohe Integration auch die Gefahr, dass bei dem Ausfall einer Komponente wie Motor, Spannsystem oder Lagerung der Totalausfall des Spindelsystems droht. Beim Einsatz in der Produktion muss die Erwärmung des Rotors besonders beachtet werden. Die Verlustleistung des Drehstrommotors führt im Betrieb zu hohen Temperaturen der Spindel, der Lager und des Gehäuses, welche zwischen Rotor und Gehäuse nur sehr schlecht abgeführt werden kann. Dies führt zu thermischen Verformungen (Verlängerung der Spindelwelle), die die Arbeitsgenauigkeit und die Lebensdauer der Lager mindern. Einige Maschinen sind daher werkseitig mit einem Positionssensor ausgestattet, sodass thermische Effekte auf die Genauigkeit durch die Maschinensteuerung in Grenzen ausgeglichen werden können.