Neue Anwendungsmöglichkeiten für Festplattenmotoren

MinebeaMitsumi Europa punktet mit neuer Technologie

Festplattenmotoren sind besondere Elektromotoren, deren Lagertechnologie nicht aus Kugeln bestehen, sondern aus Flüssigkeiten in Form von spezifischen Ölen. Mit FDB Lagern meint die Fachwelt ein Fluid Dynamic Bearing. Motoren mit dieser Technologie haben sich in den letzten 15 Jahren in der Festplattenindustrie etabliert. Eine bessere Antriebslösung gibt es derzeit nicht. Den positiven Eigenschaften dieser Antriebstechnologie ist es auch zu verdanken, dass die Festplattenhersteller ihre Speicherkapazitäten in den vergangenen Jahren immer weiter steigern konnten und heute bei bis zu 12 Tera-Byte pro Festplatte stehen.

In jüngster Zeit erfahren diese Motorentypen neue Anwendungsmöglichkeiten, denn gerade in den Technologiebereichen Laser tracking scanning, Virtual Reality oder LiDAR (Light detection and ranging), wo hohe Akribie und Genauigkeit gefragt sind, nehmen die Anwendungshersteller die Vorteile des FDB-Motors gerne an. Der FDB-Motor kombiniert die Vorteile eines BLDC-Motors (bürstenlosen Gleichstrommotors) mit der hoch modernen Technologie der FDB-Lagerung. Er eliminiert unter anderem die begrenzte Präzision von kugelgelagerten Motoren, reduziert den nicht wiederholbaren Schlag auf ein absolutes Minimum, senkt den akustischen Geräuschpegel und verbessert die Zuverlässigkeit sowie die Lebensdauer.

Bei der Vermessung mit einem Laserscanner wird ein Laserstrahl über einen Umlenkspiegel abgelenkt und in Rotation versetzt. Dieser Vorgang kann dabei einige hunderttausendmal in der Sekunde erfolgen. Das vom Scanner empfangene Laserlicht wird dann entsprechend ausgewertet. Laserscanning ist eine extrem leistungsfähige und zudem kostengünstige Art der Vermessung.

Die Vermessung erfolgt dabei mit einem Laserscanner, der ein schnelles Aufmaß (das Scannen) von Landschaften, Bauwerken, deren Einrichtungen und Installationen erzeugt. Laserscanner werden aber auch für die 3D-Vermessung beziehungsweise die Erfassung von großen Bauteilen und komplexen Strukturen benutzt. Aus den Scann-Ergebnissen lassen sich beispielsweise Volumen, Flächen, Grundrisse und Schnitte, vollständige und vor allem aktuelle Pläne und Ansichten ableiten. Das Scannen mit Laser ist das optimale Aufmaß-Verfahren für das Building Information Modeling (BIM). Für das Aufmaß in der Industrie, wie zum Beispiel in der Fabrikplanung und im Anlagenbau, werden Laserscanner für die effiziente und vollständige Laser-Vermessung von Produktionshallen, der technischen Gebäudeausstattung (TGA), Stahlkonstruktionen, Fertigungsstraßen beziehungsweise produzierenden Maschinen verwendet. Gerade bei der Modernisierung, der Produktionserweiterung, aber auch für die Produktionsoptimierung ist dieses leistungsfähige Verfahren für das industrielle Aufmaß einmalig. Auch die Vermessung von Schiffen und Flugzeugen vereinfacht sich durch den Einsatz von Laserscannern.

Je effizienter der Scan-Vorgang, desto genauer sind die Abbildungen oder Darstellungen der Objekte. Hier leistet der FDB-Motor der MinebeaMitsumi Technology Center Europe GmbH erstaunliches. Kugelgelagerte Motoren weisen verstärkt Taumelfehler auf, deren Ursachen das Achs- bzw. Lagerspiel, die Unrundheiten der Kugeln sowie im Achslager oder am Achszapfen, das Durchbiegen der Kugellagerachsen oder einfach nur eine unregelmäßige Verteilung des Schmierfetts sein können. Ein Taumelfehler wirkt sich mit etwa 1“ auf die gemessenen Horizontalrichtungen aus, aber auch auf die Vertikalwinkel und Distanzen. Bei Präzisionsmessungen werden sie im Zuge der Ausgleichrechnung minimiert, wenn die Achsfehler von zufällig-unregelmäßiger Natur sind. Die Taumelfehler, die erst gar nicht auftreten, sind naturgemäß die Besten.

Der FDB-Motor dagegen besitzt eine besonders steife Achsstabilität und verringert die Taumelfehleranzahl bei unterschiedlichen Frequenzen erheblich. Die Winkelveränderungen gehen sogar in der Bestimmungsgenauigkeit der Mess- und Auswertverfahren unter. Motoren mit unverspannten Lagern verzeichnen zu viele Taumelfehler und sind für den speziellen Einsatz schwierig zu handhaben. Verspannt man dagegen die Lager, die Rede ist vom sogenannten Preload, so wird zwar eine gewisse Achsstabilität sichergestellt, die Stromaufnahme steigt jedoch durch die verstärkte Reibung in den Lagern. Ein anderes Ergebnis zeigt der FDB-Motor: Ausgewuchtet treten kaum Taumelfehler auf und auch mit verschiedenen Frequenzen gibt es keine signifikanten Änderungen. Der Rundlauf ist gegeben.

Maßgeblich für den Einsatz des FDB-Motors in der Laserscanner-Technologie sind die jahrzehntelangen Erfahrungen, das Technology Center in Europa in der Festplattenindustrie mitbringt. Wer präzise messen will, braucht den richtigen Antrieb in seiner Applikation. Entscheidungskriterien sind die überlegenen Eigenschaften wie extrem leiser Lauf, hohe Drehzahlen, sehr geringe Vibrationen, der niedrige nicht wiederholbare Schlag unter 40 nm, eine geringe Taumelfehlerquote, die lange Lebensdauer und der niedrige Stromverbrauch. Laserscanner vermessen nicht nur Objekte sondern sorgen auch für die Sicherheit in gefährdeten Bereichen oder flashen den Game-User in virtuelle Welten.