Umrüsten auf Knopfdruck

Stellantriebe - Manuelles Rüsten und Einstellen von Maschinenachsen ist häufig Zeitverschwendung. Speziell bei niedrigen Stückzahlen erledigen Stellantriebe diese Arbeit wesentlich schneller und komfortabler. Die jüngste Produktentwicklung von Siko besitzt dazu einen integrierten -Positionierregler sowie Schnittstellen für Profi- und CAN-Bus.

04. Juli 2005

Viel unproduktive Zeit steckt oft in umständlichen Rüst- und Einstell-Arbeiten. Beim Einrichten einer Kantenleimpresse in Holzbearbeitungsbetrieben beispielsweise muß das Bedienpersonal bis zu 50 Verstellachsen betätigen - und dies häufig noch manuell per Handrad. Bei solchen manchmal zehn Meter langen Maschinen vergehen so allein aufgrund der Laufwege leicht viele Minuten. Zudem ist eine endgültige Einstellung nur während der Produktion möglich, so daß weitere Zeit verlorengeht. Eine zeit- und kostensparende Alternative zu ständigen Sprints des Bedienpersonals bieten Stellantriebe für die die automatische Einstellung und Überwachung sämtlicher Maschinenparameter, wie sie die Siko GmbH aus Buchenbach im Schwarzwald vorgestellt hat: Deren Antriebe AG01 und AG02 aus der Produktlinie Driveline ist gerade für solche Einsatzfälle vorgesehen.

In der Praxis ist es jedoch keine triviale Aufgabe, ein Handrad und die digitale Positionsanzeige von der Spindel entfernen und durch einen Stellantrieb zu ersetzen, schließlich liegen die zu automatisierenden Verstellachsen der Maschinen in vielen Fällen sehr dicht beieinander, auch Achsabstände unter 40 Millimeter sind keine Seltenheit für Standardantriebe mit Vollwelle ist daher meistens kein Platz. Der Austausch von Handrad, Verstellknopf oder Kurbel gegen einen Antrieb gelingt deshalb in der Regel nur unter Zuhilfenahme einer Glocke, einer Kupplung oder gar eines Winkelgetriebes. Aufgrund der beengten Einbausituation stören zudem die Montageflansche. Der Einsatz eines Standardantriebs ist daher meist sehr aufwendig und kostspielig.

Die spezialisierten Verstellantriebe von Siko dagegen besitzen statt einer voluminösen Vollwelle ein Stirnradgetriebe mit Hohlwelle, verpackt in einem Gehäuse aus Zinkdruckguß und Aluminium. Die Zahnräder des Getriebes sind aus hochfestem Spezialstahl gefertigt, der maximale Wellendurchmesser liegt bei 14 Millimeter. Die schmale Bauform der Driveline-Antriebe, die sich im Bereich der Hohlwelle weiter verjüngt, erlaubt deshalb die Montage auch auf eng beieinander liegenden Spindeln mit Achsabständen von 37 Millimetern. Die Motoren bieten eine Leistung von 70 oder 150 Watt und stellen Abtriebsmomente von 1,1 bis. 9 Newtonmeter zur Verfügung. »Unsere Konstruktion ermöglicht den Eins-zu-Eins-Austausch von Handrad und Positionsanzeige gegen einen Stellantrieb ohne großen Aufwand«, versichert Daniel Steup, Produktmanager Mechanik bei der Siko GmbH: Zum Wechsel wird der Antrieb einfach auf die Maschinenspindel gesteckt und über einen Klemmring arretiert. Die Drehmomentabstützung am Maschinenkörper übernimmt dabei wahlweise ein Bolzen oder eine Montagelasche.

Die Steuer- und Regelelektronik der Stellantriebe ist bislang in separaten Modulen untergebracht, dem Motorsteuermodul MS02 und der Positioniersteuerung PCSD80 mit CAN-Bus-Schnittstelle.

Busschnittstelle im Antrieb

Pünktlich zur SPS/IPC/Drives bringt der Hersteller jetzt jedoch das Modell AG02 mit integrierter Elektronik. Damit wird es möglich, die einzelnen Antriebe einer Maschine ohne aufwendige und kostenintensive Verkabelungsarbeiten komplett und schnell miteinander zu vernetzen. Die Einstellung sämtlicher -Regelparameter geschieht dabei über Profibus beziehungsweise CAN-Bus. Für Fälle, in denen der Motor lediglich geregelt oder positioniert werden muß und eine entsprechende SPS mit -Zählerkarte in der Maschine bereits vorhanden ist, läßt sich der Antrieb auch nur mit einer integrierten Leistungsendstufe ausstatten.

Beim Modell AG01 ermöglicht ein Inkremental-Drehgeber mit optischem Meßprinzip eine Meßwerterfassung mit einer Genauigkeit von einem hundertstel Millimeter. Dieser Sensor reagiert jedoch sensibel auf Verschmutzung, Feuchtigkeit, Schocks und Vibrationen. Für Anwendungen unter rauheren Umgebungsbedingungen besitzt der AG02 deshalb direkt auf der Abtriebswelle einen berührungslosen magnetischen Positionsgeber mit 1.024 Impulsen. Dabei überträgt ein magnetisierter Ferritring die Drehbewegung der Welle über einen Sensor an die Auswerteelektronik, diese wandelt die Zahl der bei der Drehbewegung detektierten Nord-Süd-Pole in Impulse um, aus denen sich der Drehwinkel bestimmen läßt. Für die Verarbeitung von absoluten Positionswerten steht der Antrieb auch mit analogem Ausgang zur Wahl. Bei den ›neuen‹ AG02-Antrieben mit integrierter Bus-Schnittstelle sorgt zudem eine Batteriepufferung dafür, daß der inkrementelle magnetische Geber auch absolute Meßwerte zur Verfügung stellen kann. Seine Vorzüge spielt der kompakte Antrieb überall da aus, wo es gilt, manuelle Verstellungen zu ersetzen und die Rüstzeiten von Maschinen zu minimieren, beispielsweise bei Holz-, Druck- und Verpackungsmaschinen, aber auch bei Applikationen in der Dosiertechnik oder bei Handlingeinheiten.

Bewährt haben sich die Stellantriebe beispielsweise bei der Bombierungsverstellung an Blechbearbeitungsmaschinen. Dabei bewirken die unterschiedlichen Pressenkräfte beim Biegen oder Abkanten von Blechen eine Durchbiegung des Anschlags, was natürlich die Maßhaltigkeit und Formgebung des Werkstücks stört. Um die Durchbiegung des Pressenbalkens bzw. des Unteranschlags zu kompensieren, werden die einzelnen Segmente des Unteranschlags verstellt. Dabei justieren die Stellantriebe die Durchbiegung mittels eines Keil-/Spindelsystems abschnittsweise auf die jeweilige Bearbeitungsaufgabe bzw. den vorherrschenden Krafteinfluß. Beim Umbau einer solchen Maschine bewährt sich zudem, daß die kompakten Antriebe nirgends über das Maschinengehäuse hinausragen.

Stefan J. Richter

Erschienen in Ausgabe: 05/2004