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antriebstechnik 12/2020

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antriebstechnik 12/2020

LINEARTECHNIK

LINEARTECHNIK ELEKTROZYLINDER SPINDELPRESSE MIT VARIABLEM HUB PER ELEKTRISCHEM SERVOANTRIEB Das Unternehmen Vetter Automation hat gemeinsam mit den Partnern Ortlieb und Stöber eine Servospindelpresse mit bis zu vier Spindeln entwickelt, die variable Hübe mit wechselnden Geschwindigkeiten und Kräften fahren kann. Herzstück dieser Maschine ist der Serac Elektrozylinder von Ortlieb. Der Lineartrieb basiert auf der Asca Servospindel und kombiniert die Vorteile eines Planetengetriebes, angetrieben durch einen Elektromotor von Stöber. Nicole Hillmayr ist Journalistin bei Mediaword in Tübingen Der Markt für Pressen und Stanzen ist in Bewegung. In Branchen wie der Halbleiterindustrie sind nicht mehr nur die klassischen Schnellläuferpressen für hohe Stückzahlen gefragt. Es zählen auch Flexibilität und Variantenreichtum. Und wenn es z. B. um Power-Connectoren geht, sind Prozesse wie Vermessen, Blistern, Sortieren und schneller Werkzeugtausch Voraussetzung des Umformvorgangs – gerade auch für die schnelle Produktion kleinerer Losgrößen. Den Impuls zur neuartigen Servospindelpresse gab ein Kunde von Vetter, der für ein neues Produkt im Bereich E-Mobilität eine Presse benötigte. Sie sollte einen größeren flexiblen Hub sowie hohe Stanzkräfte in jeder Position der Presse sicherstellen; und dies über einen langen Weg bei hohen Geschwindigkeiten. Gängige Exzenterpressen konnten das nicht leisten, da sie sehr groß bauen und z. B. beim Hub keine Flexibilität bieten. Hydraulikpressen dagegen konnten die Geschwindigkeiten nicht erreichen. Vetter hatte im Vorfeld bereits mit Ortlieb-Produkten gearbeitet und kannte die Eigenschaften der Servospindel, sodass eine gute Grundlage für eine Zusammenarbeit bestand. Durch den Einsatz von vier Spindeln ließen sich zudem auch die hohen Kräfte erreichen. 16 antriebstechnik 2020/12 www.antriebstechnik.de

LINEARTECHNIK PRINZIP DER PLANETEN-WÄLZ-GEWINDESPINDEL Die Asca Servospindel basiert auf dem Funktionsprinzip einer Planeten-Wälz-Gewindespindel (PWG). Drehbewegungen von Motoren werden in lineare Bewegungen umgewandelt. In Kombination mit einem Planetengetriebe ermöglicht die Spindel eine hohe Flexibilität und die Optimierung der Auslegung von Elektromotoren. Der Anwender kann Steigungen ab 1 mm für sein Projekt – hier die Presse – definieren und so auch hohe Geschwindigkeiten durch hohe Steigung bei gleichzeitig hoher Kraftdichte erreichen. Dies gilt auch für geringe Geschwindigkeiten bei geringer Steigung und ermöglicht hohe Kräfte. Eine feine Regelung erlaubt eine Wiederholgenauigkeit von +/- 5 µm. Das Übersetzungsverhältnis von Drehund Hubbewegungen lässt sich durch die Spindelsteigung flexibel konfigurieren. Eine Kombination aus Servomotor und Regelungstechnik in einem Bauteil bietet einen verbesserten Wirkungsgrad und damit Energieeinsparungen gegenüber hydraulischen Systemen. Außerdem wird keine Hydraulikflüssigkeit – also Öl oder ein anderes Fluid – benötigt; ein wichtiger Umwelt- und Sicherheitsaspekt. Und durch die hohe Steifigkeit des Komplettsystems sind Position und Geschwindigkeit einfach regelbar. Ein integriertes Wegmesssystem sorgt für hohe Positioniergenauigkeit unter Last. Durch die flexible Regelbarkeit der Spindeln lassen sich kurze Taktzeiten erreichen. GERÄUSCHE MINIMIERT Planeten-Wälz-Gewindespindeln sind leiser als andere Kugelgewindeantriebe, da hier keine Rückführung von Rollen oder Kugeln notwendig ist. Zudem arbeitet das Ortlieb-System mit einer elliptischen Auflagefläche anstatt einer punktuellen, sodass auch so Geräusche reduziert werden. Obendrein sind PWG durch den systembedingten Schlupf der Gewindespindel äußerst langlebig. Dadurch ändern sich die Berührungspunkte von Spindel und Planetenrollen ständig und typische Verschleißstellen werden vermieden. Das verbessert Standzeiten und trägt zur Robustheit der Motoren bei. Zudem ermöglicht die intelligente Steuerung gleichzeitig eine hohe Präzision. Elektromotoren mit Servospindel lassen sich beim schnellen Positionieren gut regeln, wodurch sich kurze Taktzeiten erreichen 01 02 lassen. Sie bieten außerdem die Möglichkeit der Prozessdatenerfassung und damit eine frühzeitige Fehlervermeidung. Daten können schon während des Prozesses ausgelesen und parametriert werden. So sind Kraft und Geschwindigkeit über den gesamten Hubweg jederzeit über die Parametrierung kontrollierbar. GROSSE VIELFALT AN KOMPLETTPAKETEN Die Serac Baureihe von Ortlieb deckt ein komplettes Standardportfolio von 5 bis 400 kN ab. Durch die Kombination mehrerer Antriebe sind bis zu 600 kN und mehr erreichbar. Dabei sind Elektroservozylinder, PWG und Zubehör wie Sensoren, Regler oder BUS-Systeme jeweils anwendungsspezifisch austauschbar. In verschiedenen Baureihen sind diese als Komplettlösungen verfügbar. Bei Vetter kamen die Servospindeln Serac XH100 mit einer Hublänge von 100 mm zum Einsatz. Die abtriebsseitig als Gewindespindel ausgeführte Motorwelle des Servomotors treibt die Spindelmutter direkt an. So soll eine optimale Dynamik entstehen. Es sind Beschleunigungen bis zu 29,4 m/s 2 möglich. KEIN VERKANTEN DER PLATTEN Die Aufgabe der Firma Stöber beim Projekt Servospindelpresse war die Entwicklung der Motoren- und Antriebselektronik für die Spindeln. Jeden der vier Spindelgewindetriebe von Ortlieb treibt ein aufgesetzter Motor an und muss diese zum Rotieren bringen. So können die Spindeln an jeder der vier Ecken die Pressen-Stößelplatten synchron auf und ab bewegen. Schwierig dabei war die ab- 01 Der Elektrozylinder – mit integrierter Servospindel, die auf dem Funktionsprinzip der Planeten-Wälz-Gewindespindel basiert – ist das Herzstück der neuen Servospindelpresse 02 Elektromotoren mit Servospindel lassen sich beim schnellen Positionieren gut regeln, wodurch sich kurze Taktzeiten erreichen lassen

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