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antriebstechnik 9/2017

antriebstechnik 9/2017

Immer in Bewegung

Immer in Bewegung Schneckengetriebe verbessern Performance von dynamischen Drehumsetzern Die dynamische Anpassung der Umsetzgeschwindigkeit, die Minimierung von Taktzeiten sowie die Verbesserung der Positioniergenauigkeit waren Ziele, die ein Unternehmen bei der Entwicklung einer neuen Drehumsetzer-Baureihe für die Elektronikfertigung verfolgte. Zum Einsatz kam ein leistungsfähiges Schneckengetriebe, das durch seine kompakte Bauweise auch die Forderung nach einer platzsparenden Integration erfüllt. Markus Kleinhenz ist Vertriebsingenieur bei der Wittenstein Alpha GmbH in Igersheim Das Schneckengetriebe V-Drive Basic von Wittenstein Alpha bildet zusammen mit einem Servo-Synchronmotor Simotics vom Typ S von Siemens eine hochperformante Antriebseinheit mit großen Leistungsreserven. Sie ermöglicht es, die Drehgeschwindigkeit flexibel an das jeweilige Werkstück und dessen Empfindlichkeit gegenüber Beschleunigungen anzupassen. Im Vergleich zu den anderen Umsetzern erreicht diese Motor-Getriebe-Kombination zudem – ohne messbare Abhängigkeit von der Beschleunigung und Geschwindigkeit der Drehbewegung – eine verbesserte Positionier- und Wiederholgenauigkeit. Getriebetechnisch verantwortlich hierfür ist die Verzahnungsgeometrie des V-Drive Basic, die ihm einen hohen Wirkungsgrad beschert und es auch laufruhig und leise macht. Schließlich war auch die platzsparende Bauform des V-Drive Basic für Haprotec entscheidend. Partner für Systemautomation und Sondermaschinenbau Die Haprotec GmbH in Kreuzwertheim mit derzeit rd. 30 Mitarbeitern ist seit 15 Jahren in den Bereichen Systemautomation und Sondermaschinenbau tätig. „Unsere Kernkompetenzen liegen bei Produktionsanlagen für Automotive-Komponenten, vollund teilautomatisierten Montagezellen und -linien, optischen und mechanischen Prüfsystemen, medizintechnischen Handlingslösungen, Inline- und Offlinesystemen für die Elektronikfertigung sowie der dazugehörigen Softwareentwicklung“, berichtet Holger Engelhart von der Elektrokonstruktion bei Haprotec. „Unsere Drehumsetzer ergänzen das Portfolio von Liftern und Transfersystemen, mit denen Werkstückträger oder Masken in der Elektronikfertigung verschiedenen Bestückungs-, Fertigungsund Prüfprozessen zugeführt werden.“ Beim kombinierten Drehen und Umsetzen wird das Förderobjekt, z. B. ein Lötrahmen, zunächst vor dem Umsetzermodul vereinzelt, danach von der Antriebseinheit in der Drehstation eingezogen, positioniert, mit einer sicheren, erschütterungsfreien Drehbewegung um 90° umgesetzt und danach wieder ausgeschleust. „Besonders leistungsfähig sind dabei Drehumsetzer, die in zwei Ebenen arbeiten – eine für den Zuführ- und eine für den Rücktransport“, erklärt Engelhart. 98 antriebstechnik 9/2017

SPECIAL I ANTRIEBE FÜR WERKZEUGMASCHINEN Christian Happ von der Haprotec GmbH (links) im Gespräch mit Markus Kleinhenz von Wittenstein Alpha 01 Besonders leistungsfähig sind Drehumsetzer, die in zwei Ebenen arbeiten – eine für den Zuführ- und eine für den Rücktransport 02 Maßgeblich verantwortlich für eine verbesserte Positionierund Wiederhol - genauigkeit ist die Verzahnungsgeometrie des V-Drive Basic Anforderungen an neue dynamische Dreheinheit Bei der Entwicklung des neuen Drehumsetzers für Werkstückträger mit einem Gesamtgewicht bis 15 kg war es das Ziel, die eigentliche Drehbewegung – und damit die Performance des gesamten Moduls – weiter zu optimieren. „Eine mögliche Effizienzverbesserung sahen wir in der werkstückabhängigen Dynamisierung der Drehbewegung sowie in der Erhöhung von Leergeschwindigkeiten beim Rückstellen der Dreheinheit“, blickt Holger Engelhart zurück. „Hiervon versprachen wir uns eine Reduzierung der Taktzeit – und damit eine Verbesserung der Durchsatzleistung.“ Dabei musste die neue Antriebslösung vom Bauraum her so in die Einhausung passen, dass auf der unteren Ebene – ohne Veränderung der Bauhöhe und unabhängig von einer möglicherweise vorgeschalteten Fremdanlage – ein Rücktransport der Werkstückträger möglich ist. Ein weiterer limitierender Faktor: „Die Gesamtkosten des neuen Antriebssystems durften die bestehende Dreheinheit nicht verteuern, sondern im Idealfall zu einer Kostenreduzierung führen“, sagt Christian Happ, Inhaber und Geschäftsführer von Haprotec. In enger Zusammenarbeit haben sein Unternehmen als Maschinenbauer, Siemens als Motorenund Steuerungslieferant und Wittenstein Alpha als Spezialist für Getriebetechnik eine Antriebseinheit konzipiert, die alle Anforderungen erfüllt. Dynamik und Positioniergenauigkeit leistungsdicht verpackt 03 Das leistungsfähige Schneckengetriebe V-Drive Basic erfüllt durch seine kompakte Bauweise die Forderung nach einer platzsparenden Integration in vollem Umfang Seitens Siemens, die sich auch für das Automatisierungssystem verantwortlich zeichnen, wurde für diese Aufgabenstellung ein Servomotor vom Typ Simotics S mit Sinamics V90 Umrichter ausgewählt, der die Voraussetzungen für das dynamische und exakte Positionieren sowie die präzise Bewegungsführung des neuen Drehumsetzers erfüllt. Mit dem Schneckengetriebe V-Drive Basic von Wittenstein Alpha in Vollwellenausführung werden diese Leistungsmerkmale in vollem Umfang für den dynamischen Drehumsetzer bereitgestellt. Ermöglicht wird dies ganz durch eine neu gestaltete Evolventenverzahnung der Getriebeschnecke. Der dynamische Drehumsetzer bietet dauerhaft die für das V-Drive Basic spezifizierte und in der Anwendung geforderte Positioniergenauigkeit von kleiner 15 arcmin. „Interessant und natürlich positiv dabei ist, dass sich die Genauigkeit der Drehbewegung bei unterschiedlichen Drehgeschwindigkeiten nicht erkennbar verändert“, sagt Engelhart. Schließlich überzeugt das V-Drive Basic aufgrund der geometrischen Auslegung und fertigungstechnischen Ausführung der Verzahnung auch durch eine hohe Drehmomentreserve, die das Leistungspotenzial des Servomotors in vollem Umfang für den Drehumsetzer nutzbar macht. Bei aller Dynamik verhält sich das Schneckengetriebe akustisch dezent: Bei Volllast und maximaler Drehzahl von 6 000 Umin -1 erreicht es höchstens 65 dB(A) und bei mittleren Drehzahlen sogar nur 54 dB(A). Effizienzverbesserung in der Drehbewegung Mit dem neuen Drehumsetzer ist es Haprotec gelungen, die Taktzeiten zu minimieren. Einen Beitrag hierzu leistet die dynamische Anpassbarkeit der Umsetzgeschwindigkeit. Für jeden Werkstückträger sind im Automatisierungssystem – oder auf höherer Ebene im Anlagenleitsystem – maximal zulässige Werte für die Beschleunigung und die Geschwindigkeit der Drehbewegung hinterlegt. Die Dreheinrichtung greift auf diese Daten zu und kann so unterschiedlichste Werkstückträger in jeweils kürzester Zeit bewegen. Darüber hinaus führt der Umsetzer Leerfahrten mit maximaler Geschwindigkeit aus – was ebenfalls zur Minimierung der Taktzeiten und Optimierung der Durchsatzleistung beiträgt. Schließlich machen auch die hohen dynamischen Reserven der Motor-Getriebe- Einheit den neuen Drehumsetzer von Haprotec für den Endkunden zu einem zukunftssicheren Handlingsmodul – zumal der Antrieb auch gute Einstellmöglichkeiten bei veränderten äußeren Gegebenheiten und Drehwinkeln bietet. „Unter dem Strich ist für den neuen dynamischen Drehumsetzer ein qualitativ hochwertiges Antriebssystem mit absolut ausreichender Positioniergenauigkeit und einem hervorragenden Preis-Leistungs-Verhältnis entstanden“, fasst Happ zusammen. „Aus diesem Grund haben wir das Antriebspaket mit dem einstufigen V-Drive Basic in der Übersetzung 40 in die Serie übernommen.“ Fotos: Wittenstein SE www.wittenstein.de antriebstechnik 9/2017 99

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