Robustes Drehlager mit Zusatzlager konstruieren

Für ein Maschinenbauprojekt soll eine bestehende Hohlwellen-Drehplattform HRP130KK-G10-D14 mit Übersetzung 10:1 mechanisch überarbeitet bzw. durch eine zusätzliche Lagerung ergänzt werden.
Die vorhandene Drehplattform erfüllt grundsätzlich die Anforderungen hinsichtlich Antrieb und Positionierung. Das Problem ist jedoch die Belastbarkeit bzw. Steifigkeit gegenüber Kippmomenten, da an der Abtriebsseite eine außermittige mechanische Belastung auftritt.
Hauptziel des Projekts ist es daher, das aufnehmbare Kippmoment deutlich zu erhöhen.
Dabei soll nach Möglichkeit die vorhandene HRP130 als Getriebe- und Antriebseinheit weiterverwendet werden. Denkbar wäre beispielsweise eine zusätzliche Lagerung der Abtriebsseite. Andere technisch sinnvolle Lösungen sind ausdrücklich willkommen.
Besonders wichtig ist, dass die Lösung kompakt, robust, einfach aufgebaut und kostengünstig herstellbar ist. Es wird keine unnötig komplizierte High-End-Konstruktion gesucht, sondern eine technisch saubere und wirtschaftliche Lösung.

VORHANDENE KOMPONENTEN
> Hohlwellen-Drehplattform: HRP130KK-G10-D14
> Übersetzungsverhältnis: 10:1
> Vorhandener Servomotor: MOONS' SM3L-062AXNPV
> Der vorhandene Servomotor soll in die neue Konstruktion integriert werden.
Die technischen Zeichnungen und STEP-Dateien beider Komponenten werden zur Verfügung gestellt.
Die HRP130 besitzt laut Hersteller ein zulässiges Ausgangsdrehmoment von 32 Nm, eine empfohlene Axiallast von 250 N und eine maximale Axiallast von 2.000 N.

ANFORDERUNGEN AN DIE NEUE KONSTRUKTION
> Das aufnehmbare Kippmoment soll gegenüber der vorhandenen HRP130 deutlich erhöht werden.
> Die vorhandene HRP130 soll nach Möglichkeit weiterhin als Getriebe-/Antriebseinheit verwendet werden.
> Die bisherigen Außenabmessungen sollen möglichst nicht überschritten werden. Insbesondere die radiale Baugröße soll möglichst kompakt bleiben.
> Das vorhandene zentrale Durchgangsloch soll so wenig wie möglich verkleinert werden. Ein möglichst großer freier Innendurchmesser hat hohe Priorität.
> Wenn technisch sinnvoll, soll für die zusätzliche Lagerung ein Standard- bzw. Kaufteil verwendet werden.
> Bevorzugt werden Lager von Herstellern bzw. Lieferanten, die in Deutschland oder Europa problemlos verfügbar sind.
> Die genaue Lagerbauart ist nicht vorgegeben. Kreuzrollenlager, Schrägkugellager, zweireihige Lager oder andere geeignete Lösungen können untersucht werden.
> Der vorhandene Servomotor SM3L-062AXNPV muss mechanisch integriert werden.
> Die Motorkabel sollen nach Möglichkeit Richtung Innenloch geführt werden und nicht seitlich nach außen abstehen.
> Montage, Demontage und Wartung sollen möglichst einfach bleiben.

EINFACHE UND KOSTENGÜNSTIGE FERTIGUNG
Ein wesentliches Ziel des Projekts ist eine einfache und kostengünstige Herstellung.
Die Konstruktion soll von Beginn an unter dem Gesichtspunkt einer wirtschaftlichen Fertigung entwickelt werden.
> Möglichst viele handelsübliche Kauf- und Normteile verwenden.
> Möglichst ein gut verfügbares Standardlager anstelle einer Sonderanfertigung verwenden.
> Die Anzahl der individuell anzufertigenden Bauteile möglichst gering halten.
> Individuelle Bauteile möglichst als einfache Dreh- oder Frästeile ausführen.
> Möglichst wenige Bearbeitungsschritte vorsehen.
> Unnötig enge Toleranzen und Passungen vermeiden.
> Komplizierte und entsprechend teure 5-Achs-Frästeile möglichst vermeiden.
> Aufwendige Schweißkonstruktionen mit anschließender Präzisionsbearbeitung möglichst vermeiden.
> Material und Bauteilgeometrien sollen so gewählt werden, dass sie wirtschaftlich beschafft und bearbeitet werden können.
> Die Konstruktion soll für eine wirtschaftliche Einzelteil- und spätere Kleinserienfertigung geeignet sein.
> Bei mehreren technisch geeigneten Lösungen soll grundsätzlich die einfachere und kostengünstiger herstellbare Lösung bevorzugt werden.
Eine technisch aufwendigere Lösung ist nur dann erwünscht, wenn dadurch ein wesentlicher funktionaler Vorteil entsteht.

AUFGABE DES KONSTRUKTEURS
> Analyse der vorhandenen HRP130 und der mechanischen Belastung.
> Auswahl und Dimensionierung einer geeigneten zusätzlichen Lagerung bzw. Entwicklung einer anderen geeigneten Lösung.
> Auswahl eines möglichst gut verfügbaren und kostengünstigen Kaufteils für die Lagerung.
> Überschlägige Berechnung bzw. technischer Nachweis des zulässigen Kippmoments der neuen Konstruktion.
> Integration des vorhandenen Servomotors SM3L-062AXNPV.
> Entwicklung einer möglichst kompakten Kabelführung in Richtung der zentralen Öffnung.
> Optimierung der Konstruktion hinsichtlich Teileanzahl, Bearbeitungsaufwand, Toleranzen, Materialeinsatz und Montageaufwand (Design for Manufacturing / DFM).
> Erstellung des finalen 3D-CAD-Modells.
> Erstellung fertigungsgerechter Zeichnungen der neu anzufertigenden Teile.
> Erstellung einer Stückliste mit Hersteller und Artikelnummer der verwendeten Kaufteile.

GEWÜNSCHTE ERGEBNISSE / DATEIEN
> STEP-Datei der vollständigen Baugruppe.
> STEP-Dateien der neu konstruierten Einzelteile.
> Fertigungszeichnungen als PDF.
> Stückliste mit Hersteller und Artikelnummer der Kaufteile.
> Angabe des verwendeten Lagers einschließlich Hersteller und genauer Bezeichnung.
> Kurze Berechnung bzw. Dokumentation zur Dimensionierung der Lagerung und zum erreichbaren Kippmoment.
> Wenn möglich zusätzlich die nativen CAD-Daten.

VON MIR BEREITGESTELLTE UNTERLAGEN
> STEP-Modell der HRP130KK-G10-D14.
> Technisches Datenblatt / Maßzeichnung der HRP130KK-G10-D14.
> STEP-Modell des SM3L-062AXNPV Servomotors.
> Technische Maßzeichnung des SM3L-062AXNPV Servomotors.
> Zusätzliche Informationen zur tatsächlichen Belastung und zum Kraftangriffspunkt können zur Verfügung gestellt werden.

GESUCHTES PROFIL
Gesucht wird jemand mit praktischer Erfahrung im Maschinenbau und in der mechanischen Konstruktion.
Besonders wichtig sind Erfahrungen mit:
> Lagerauslegung
> Kippmomenten und kombinierten Lagerbelastungen
> Maschinenbau / Sondermaschinenbau
> kompakten Lager- und Dreheinheiten
> fertigungsgerechter Konstruktion
> kostenoptimierter Konstruktion
> 3D-CAD und technischen Zeichnungen
Eine reine CAD-Modellierung ohne technische Auslegung der Lagerung ist nicht ausreichend.
Das Ziel ist keine möglichst komplizierte Konstruktion, sondern eine kompakte, robuste, technisch nachvollziehbare und möglichst günstig herstellbare Lösung, die das Kippmoment gegenüber der bestehenden HRP130 deutlich erhöht und gleichzeitig die zentrale Durchgangsöffnung möglichst groß erhält.