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Zu wickelnde Materialien stellen verschiedenste Anforderungen an Antriebe: Mal geht es um hohe Geschwindigkeiten, mal um Präzision und dann wieder um die Bewältigung großer Massen. Das Spektrum reicht dabei von Rohpapier mit bis zu zehn Metern Breite über dünne Folien bis hin zu Kohlefaserfäden mit geringer Elastizität und extremer Reißfestigkeit.

Papierbahnen beispielsweise werden bei einem Rollendurchmesser von etwa zwei Metern mit einer hohen Geschwindigkeit von bis zu 2.000 m/min aufgespult. Folien sind empfindliche Materialien, die sehr präzise auf- oder abgewickelt werden müssen und das Wickeln von Metallen führt dagegen zu hohen Massen, die wiederum den Wickelprozess beeinflussen. Als Antrieb eignen sich vor allem Druckluftmotoren der DEPRAG SCHULZ GMBH u. CO.: sie bieten die geforderte Vielseitigkeit.

Dabei arbeitet der Lamellenmotor nach einem einfachen Prinzip. Der in einem exzentrischen Zylinder umlaufende Rotor wird in Bewegung gesetzt. Die Lamellen werden mittels Fliehkraft an die Rotorwand gedrückt und bilden so die Arbeitskammern. In diesen Arbeitskammern expandiert die verdichtete Druckluft, Druckenergie wird in kinetische Energie umgewandelt – der Rotor dreht sich.

Typisch für Pneumatikmotoren ist die automatische Anpassung der Drehzahl bei Lastveränderung. Im Leerlauf arbeitet der Druckluftmotor bei völliger Entlastung. Steht eine geringe Last entgegen, also ein geringes Drehmoment an der Motorspindel, liegt die Arbeitsdrehzahl nahe der Leerlaufdrehzahl. Die Arbeitsdrehzahl verringert sich, sobald das Drehmoment ansteigt. Bei 50 % der Leerlaufdrehzahl erreicht der Druckluftmotor seine maximale Leistung. In diesem Bereich ist er besonders energieeffizient.

Im Vergleich zum Elektromotor liefert der Druckluftmotor ein hohes Startmoment und kann problemlos bis zum Stillstand belastet bzw. überlastet werden. Nach Reduzierung der Last läuft er sofort wieder an. Ein weiterer Vorteil ist der sinkende Energiebedarf von Druckluftmotoren bei ansteigendem Drehmoment während der Elektromotor beim Maximalmoment den höchsten Stromverbrauch hat. Außerdem ist Druckluft grundsätzlich ein unproblematischer Energieträger: Es entsteht keinerlei Gefahr durch Elektrizität, ein Kurzschluss ist ausgeschlossen.

Auslegung auf Maximaldrehmoment

Für die Motorauslegung sind vor allem die gewünschte Wickelgeschwindigkeit und das Maximaldrehmoment entscheidend. Zur Berechnung des Maximaldrehmoments wird der größtmögliche Rollendurchmesser, d. h. die Rolle im komplett aufgewickelten Zustand, zur Berechnung herangezogen. Die Wickelgeschwindigkeit soll auch im voll aufgewickelten Zustand sicher gestellt sein. Wenn jedoch die Rolle weniger Material trägt, der Rollendurchmesser kleiner wird, wickelt der Motor das Wickelgut automatisch schneller – die Arbeitsdrehzahl passt sich entsprechend der Last (dem geringen Drehmoment) an.

Weitere Informationen: DEPRAG SCHULZ GMBH u. CO.