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antriebstechnik 6/2017

antriebstechnik 6/2017

ROBOTIK & MOTION I

ROBOTIK & MOTION I SPECIAL Für kompakte und zu reinigende Motion-Lösungen Das Extended Transport System von Beckhoff eröffnet als Edelstahl-Ausführung vom Typ XTS Hygienic ein breites Spektrum an neuen Anwendungen, insbesondere im Primärbereich der Lebensmittel- und Pharmaindustrie sowie allgemein bei der Herstellung bzw. Abfüllung von Flüssigkeiten. Mit der hohen Schutzart IP69K bietet die Variante im „Hygienic Design“ ein großes Potenzial: Die Vorteile der Standardausführung als flexible Motion-Lösung werden mit einer einfachen Reinigung vereint und ermöglichen so Prozessoptimierungen und eine maximale Anlagenverfügbarkeit auch bei hohen Hygieneanforderungen. Das XTS ersetzt Mechanik durch Softwarefunktionalität und ergibt so ein hohes Maß an Konstruktionsfreiheit bei der Realisierung völlig neuer Maschinenkonzepte. Mit der Hygienic-Design-Ausführung profitieren davon nun auch Anwendungen mit erschwerten Umgebungsbedingungen, z. B. beim Produkthandling in der Lebensmittel-, Pharma- und Kosmetikindustrie oder bei der Herstellung von Farben und Lacken. Vorteile für Maschinenbauer und Endanwender Durch den reduzierten Mechanikaufwand lassen sich die Maschinen kompakter, leichter und mit weniger Verdrahtungsaufwand aufbauen. Weiterhin sind die Anlagen gegenüber konventionellen Lösungen weitaus flexibler, die Prozessabläufe schneller und die Wartungsaufwände geringer. Der Maschinenbauer kann somit kleinere, leistungsfähigere und effizientere Anlagen anbieten und der Endanwender profitiert dementsprechend von Platzersparnis, höherem Produktausstoß und schnelleren Produktwechseln. Durch das im Vergleich zu komplexeren Mechaniken viel einfacher zu reinigende XTS Hygienic beschleunigen sich sowohl die routinemäßigen Reinigungsarbeiten als auch diejenigen für die Produktwechsel. Ein weiterer Aspekt kommt hinzu: Mechanische Lösungen konnten in vielen Bereichen aufgrund der hohen Reinigungsanforderungen bislang nicht umgesetzt werden – erst mit dem XTS Hygienic erschließen sich hier Automatisierungspotenziale. Entwickelt in Zusammenarbeit mit der EHEDG Das XTS Hygienic wurde in enger Zusammenarbeit mit der European Hygienic Engineering & Design Group (EHEDG) entwickelt. Somit sind alle Voraussetzungen für die Anlagenzertifizierung nach EL Class I AUX gegeben. Zu den wichtigsten Eigenschaften dieser Edelstahl-Variante zählt die hohe Schutzart IP69K, die einen höchstmöglichen Schutz gegen das Eindringen von Staub und Wasser garantiert. Hinzu kommt die gute chemische Beständigkeit, sodass die Oberflächen Tensiden, sauren und alkalischen Reinigungsmitteln, verschiedenen Alkoholen und Desinfektionsmitteln und auch Wasserstoffperoxid standhalten. Die mechanischen Komponenten des Produkts sind aus Edelstahl V4A gefertigt. Die Dichtungen und Abdeckungen bestehen aus widerstandsfähigen Kunststoffen. Weiterhin sind alle Fugen zwischen den einzelnen Komponenten durch eine dauerelastische Dichtung gegen das Eindringen von Schmutz und Flüssigkeit geschützt. Im eingebauten Zustand bilden die XTS-Komponenten zusammen mit der Maschine eine ebene und glatte Oberfläche, die in allen Bereichen gut zugänglich und somit einfach zu reinigen ist. Für die Mover treffen die genannten Eigenschaften ebenfalls zu: So weisen die Rollen einen großen Abstand zum Mover-Grundkörper auf, sodass sich zur Reinigung der Zwischenraum z. B. auch mit dem Finger erreichen lässt. Die Rollen der Mover sind so gegen die Achse abgedichtet, dass das Eindringen von Schmutz und das Austreten von Lagerfett zuverlässig verhindert werden. www.beckhoff.de Die Edelstahl-Ausführung in Schutzart IP69K eröffnet dem Produkt jetzt auch Anwendungsbereiche mit hohen Hygieneanforderungen 76 antriebstechnik 6/2017

DIREKTANTRIEBE Alternatives Förderband mit Linearmotor Das neue Förderband mit Linearmotor bietet für den anspruchsvollen Einsatz in Reinräumen viele Vorteile gegenüber traditionellen Förderbändern mit Antriebstrommel. Beim Linearantrieb entfallen bewegliche Teile wie Motorwellen und Getriebe. Somit entstehen möglichst wenig Verschleiß und Dichtungsaufwand. Durch die direkte Krafteinleitung lässt sich die Vorspannkraft des Gurtbandes reduzieren. Die dadurch sinkende Gesamtbelastung bewirkt eine signifikante Erhöhung der Lebensdauer. In Bild 01a ist die Vorspannkraftverteilung entlang der Förderstrecke eines konventionellen Bandfördersystems dargestellt. Zur Erzeugung einer ausreichenden Reibkraft zwischen Antriebstrommel und Gurt nimmt die Trumkraft im Leertrum F 1 mit der Vorschubkraft F zu. Mit steigender Vorschubkraft wird die Trumkraft im Lasttrum F 2 nicht nur durch die erhöhte Trumkraft F 1 sondern auch durch die erhöhte Vorschubkraft vergrößert. Ein linearangetriebenes Bandfördersystem ermöglicht eine direkte Einleitung der Antriebskraft, die nicht mehr auf einen Reibschluss angewiesen ist. Damit lässt sich die Trumkraft F 1 von der Vorschubkraft entkoppeln und signifikant reduzieren (Bild 01b). Im Vergleich zum konventionellen Fördersystem verändert sich die Trumkraft F 2 nur mit der Vorschubkraft. Um die gleiche Vorschubkraft zu generieren, wird das Band bei lineargetriebenem Fördersystem mit weniger Vorspannkraft belastet. Die dadurch sinkende Gesamtbelastung bewirkt eine signifikante Erhöhung der Lebensdauer. M. Sc. Wu Lin ist wissenschaftlicher Mitarbeiter und Prof. Dr.-Ing. Ralf Werner ist Lehrstuhlinhaber; beide an der Technischen Universität Chemnitz, Elektrische Energiewandlungssysteme und Antriebe Prototyp des Versuchsförderers Die Professur Elektrische Energiewandlungssysteme und Antriebe hat zusammen mit der Professur Fördertechnik der Technischen Universität Chemnitz einen Versuchsförderer entwickelt. Aufgrund des einfachen mechanischen Aufbaus und des geringen Fertigungsaufwands wird das Prinzip der Asynchronmaschine mit Massivläufer verwendet. Der Prototyp besteht im Wesentlichen aus den Linearmotoren, dem Förderband, und der Umlenkung. Um ein akzeptables Magnetfeld zu erregen, wird der Linearmotor in Doppelstatoranordnung ausgeführt. Das Polyestergewebeband mit eingebetteten Abschnitten von Kupferfolien wird als aktive Antriebskomponente direkt angetrieben. Da das Ziel des Aufbaus die Validierung des Motorkonzepts ist, werden die Abmessungen des Prototyps auf im Labormaßstab handhabbare Abmessungen festgelegt. Die Abmessungen des einzelnen Stators betragen: n Länge: 360 mm n Breite: 250 mm n Höhe: 60 mm Für spätere Applikationen lässt sich die Anlage je nach konkreter Aufgabenstellung skalieren. Bei der Gurtauslegung sind die Biegewechselzahlen der Kupferfolien zu berücksichtigen. Die Biegewechselzahl bzw. Gurtlebensdauer wird durch die Dicke der Kupferfolien und den Umlenkungsradius beschränkt. Hinsichtlich eines Umlenkungsradius von 100 mm und einer zweckmäßigen Biegewechselzahl von 2 × 10 7 wird eine Kupferfolie mit der Dicke d = 0,2 mm (Bild 03a) gewählt. antriebstechnik 6/2017 77

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