Prüfen mit Direktantrieb

Linearmodule - Alle sieben Sekunden verlässt bei der Rege Motorenteile GmbH in Eisenach ein Schaltdomdeckel den Prüfautomaten - an 300 Tagen im Jahr, rund um die Uhr. Für diesen Dauereinsatz bedarf es zuverlässiger Antriebstechnik inklusive Mechatronik.

24. Juli 2006

Dr. Günter Weber, Geschäftsführer der MRB Automation GmbH aus Ilmenau, hat bei der Entwicklung eines Prüfautomaten für Schaltdomdeckel erstmals Direktantriebstechnik favorisiert: »Direktantriebe sind die elegantere und technisch bessere Lösung. Sie haben klare Vorteile gegenüber Spindel- und Zahnriemenantrieben.« Die Erfahrungen, die sein Unternehmen bei diesem Projekt mit Direktantrieben gesammelt hat, sind Webers Worten zufolge durchweg sehr gut. Die Maschine läuft seit März vergangenen Jahres zuverlässig im Drei-Schicht-Betrieb.

Für Weber war bei der Wahl des Antriebs entscheidend, dass zwei Schlitten auf einer Achse völlig unabhängig voneinander positioniert werden können. Linearmodule mit Direktantriebstechnik können durch diese Fähigkeit in der Rege-Prüfmaschine als Horizontalachse für zwei Handlingsysteme eingesetzt werden. Dabei trägt jeder Schlitten eine pneumatisch betriebene Vertikalachse mit jeweils einem Greifer. Das erste Handlingsystem entnimmt die Teile vom Werkstückträger und setzt sie in die Messstation. Mit dem zweiten Handlingsystem werden die gemessenen Teile entnommen und - je nach Prüfergebnis - entweder auf eine von fünf ›In-Ordnung‹- beziehungsweise ›Nicht-in-Ordnung‹-Spuren gelegt. Die geprüften Schaltdomdeckel gehören zu Kfz-Getrieben; Schaltknüppel werden später darin integriert.

Mechatronik auf dem Prüfstand

Mechatronik bewährt sich in der Antriebstechnik, wie das Linearmodul MKUVS 42-LM mit Kugelumlaufführung und Direktantrieb zeigt. Dadurch eignet sich die kompakte und komplett ausgerüstete Einheit besonders für reproduzierbar präzise Bewegungsabläufe. Genau diese Vorteile haben die Experten der MRB Automation aus Ilmenau bei der Entwicklung des Prüfautomaten für Schaltdomdeckel überzeugt.

Die neuen Linearmodule sind eine gemeinsame Entwicklung von IDAM im thüringischen Suhl und des Geschäftsbereichs Lineartechnik der Schaeffler KG mit Sitz in Homburg an der Saar.

Sie bestehen aus einer kompakten und biegesteifen Tragschiene aus eloxiertem Aluminium, einem Laufwagen mit einem eingegossenen Primärteil (Linearmotor) sowie aus angebauten vorgespannten Kugelumlaufschuhen der Serie KUVS 42. Dazu kommen ein integriertes magnetisches Inkremental-Längenmesssystem, sowie - je nach Bedarf - optional lieferbare Komponenten wie Abdeckung, zwei oder mehrere Lauf-wagen, Energieführungskette, Stoßdämpfer und pneumatische Bremse. So lassen sich aus wenigen mechanischen Teilen hoch-dynamische ein- beziehungsweise mehrachsige Positionier- und Handlingsysteme erstellen.

Das Kraft erzeugende Primärteil wird am Tisch, also direkt an der Nutzlast, montiert. Reibungsverluste und Verschleiß, wie beispielsweise bei Systemlösungen mit Zahnriemen, werden durch die Direktantriebstechnologie vermieden und die Verfügbarkeit erheblich gesteigert. Zusammen mit den betriebsbereiten Servo-Steuerungen steht dem Anwender eine Komplettlösung aus einer Hand zur Verfügung. Die Module sind mit Alu-Trägerprofilen bis zu einer Länge von maximal acht Meter in einem Stück lieferbar. Ihre Bauweise ist äußerst kompakt: Auf die Alu-Basiskonstruktion wird eine flache und breite Profilschiene montiert, auf der direkt die Magnete des Sekundärteils befestigt sind. Die verwendete Führung ist spielfrei und damit gegenüber üblichen Laufrollen genauer und steifer. Die Art der Konstruktion stellt sicher, dass der für den Motor notwendige Luftspalt, trotz großer zulässiger Montagetoleranzen (+/-0,5mm) der Gesamtachse auf dem Maschinengestell, konstant ist. Die Achse ist somit über große Längen oder als Ausleger montierbar.

Die Befestigung des Aluminiumprofils erfolgt über Nutensteine. Für die Verbindung mehrerer Achsen zu Portalen stehen Koppelelemente zur Verfügung, um Überbestimmung zu vermeiden. Bei der Konstruktion des Profils wurde großer Wert gelegt auf hohe Eigensteifigkeit, damit sich große Spannweiten und Austragungen realisieren lassen.

Die Konstruktion des Moduls KUVS42-LM ist auf wenige Bauteile und kurze Montagezeiten ausgelegt.

In einem Profil können mehrere Schlitten unabhängig voneinander fahren. Durch den Direktantrieb sind die Einschwingvorgänge beim Positionieren im Vergleich zu Zahnriemenantrieben extrem kurz. Die optional im Wagen integrierte Bremse ist bei Z-Anwendungen und sicherheitsrelevanten Positioniervorgängen nahezu unverzichtbar. Und gerade beim Einsatz mit zwei Wagen stellt das System auch eine Kostenalternative zu zwei zahnriemengetriebenen Systemen mit vergleichbarer Dynamik dar.

Das Achssystem ist auf eine Laufleistung von 1.000 Kilometer ausgelegt und unter verschiedenen Umgebungsbedingungen getestet worden. In rauer Umgebung empfiehlt sich eine umlaufende Bandabdeckung zum Schutz vor Verschmutzung.

Auf Wunsch voll konfektioniert

Alle Achsen werden ab Werk aus Standardelementen konfektioniert oder als Grundmodul mit Minimalfunktionalität ausgeliefert. Lieferzeit: maximal drei Wochen. Unterstützt wird der Anwender durch eine einfache Kabelanbindung und verschiedene Varianten von Energieketten, welche die jeweiligen Leitungen aufnehmen können. Für die Endlagen hat der Anwender die Wahl zwischen einfachen Anschlägen und hochwertigen hydraulischen Dämpfern.

Robust und zuverlässig

Servicetechniker werden die leicht von außen zugänglichen Schmierstellen für die Führung und die leichte Auswechselbarkeit der Schlitten schätzen.

Bei der Konstruktion wurde auf Robustheit und Zuverlässigkeit Wert gelegt. Die Laufwagenführung des von MRB Automation verwendeten Linearmoduls zeichnet sich aus durch hohe Tragzahlen (dyn. C = 27,4 kN, stat. Co = 51 kN), statische Momente (Mox = 1.420 Nm beziehungsweise Moy und Moz = 4.200 Nm).

Das System erreicht Beschleunigungswerte von maximal 40 m/s² sowie Geschwindigkeiten bis 5 m/s. Die Nenn- beziehungsweise Vorschubkraft des verwendeten Moduls beträgt 300 Newton (bei 6,8 Ampere Nennstrom), die Spitzenkraft liegt bei 610 Newton (Spitzenstrom 14 Ampere).

Die Linearmodule sind mit drei verschiedenen Motorvarianten erhältlich und lassen sich in einem Temperaturbereich von null bis +60° Celsius einsetzen. Damit eignen sie sich für unterschiedlichste Anwendungen, vorzugsweise für den horizontalen Einbau, zum Beispiel in der Produktions-Automatisierung, in der Mess- und Prüftechnik, in optischen Geräten, in der Druck- und Verpackungstechnik, für Handlingsysteme sowie im Holzbearbeitungs- und Werkzeugmaschinenbau.

Daniela Sendel, IDAM

FAKTEN

- MKUVS 42-LM ist ein Linearmodul mit Kugelumlaufführung und Direktantrieb. Das Modul eignet sich für präzise und reproduzierbar genaue Bewegungsabläufe.

- Die Module bestehen aus einer biegesteifen Tragschiene aus eloxiertem Aluminium, einem Laufwagen mit eingegossenem Linearmotor und angebauten vorgespannten Kugelumlaufschuhen KUVS 42. Integriert ist ein magnetisches Inkremental-Längenmesssystem.

- Drei Motorvarianten stehen zur Verfügung.

- Optional sind Komponenten wie Abdeckung, mehrere Laufwagen, Energieführungskette, Stoßdämpfer und pneumatische Bremse.

- Die Konstruktion des Moduls beschränkt sich auf wenige Bauteile. Für zwei Wagen stellt es eine Kostenalternative zu zwei zahnriemengetriebenen Systemen mit vergleichbarer Dynamik dar.

- Lieferzeit für eine kundenspezifisch konfigurierte Achse: drei Wochen.

Erschienen in Ausgabe: DIGEST/2006