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antriebstechnik 9/2019

antriebstechnik 9/2019

ELEKTROMOTOREN

ELEKTROMOTOREN HUB-DREH-MOTOREN SICHER UNTER VERSCHLUSS Mit direktangetriebenen Hub-Dreh-Motoren lassen sich Verschließprozesse deutlich flexibler und effizienter gestalten als mit Systemen, die für die Erzeugung der linearen Bewegung auf Hubkurven, Pneumatikzylinder oder Gewindetriebe zurückgreifen. Für Anwendungen in der Füll- und Verpackungstechnik, bei denen höchste Präzision und Prozesssicherheit gefragt ist, hat LinMot jetzt Hub-Dreh- Motoren mit integrierter Sensorik auf den Markt gebracht, die zu jedem Verschließvorgang auch die gesammelten Prozessdaten zur Verfügung stellen. Zu große Schwankungen der Verschließkraft, des Verschließmoments oder der Aufpresskraft und schon muss das komplette Gebinde entsorgt werden. Oft reicht dafür schon eine Abweichung vom vorgegebenen Drehmoment von wenigen mNm. Solch hohe Anforderungen stellen immer mehr Anwendungen in der Lebensmittel-und Getränkeindustrie an den Verschließprozess. Dementsprechend wächst der Wunsch nach ausgesprochen feinfühligen Lösungen. Variantenfertigungen, Null-Fehler­ Produktionen oder moderne Industrie-4.0-Konzepte mit ihrem Datenhunger tun ihr Übriges dazu, das Schraub- und Montagevorgänge flexibler und kontrollierter gestaltet werden müssen als zuvor. Dies setzt voraus, dass das Drehmoment und der Drehwinkel des rotativen Antriebs sowie die Vorschubkraft und die Position des linearen Antriebs im Rahmen der kombinierten Hub-Dreh-Bewegung beim Verschließvorgang jederzeit bekannt sind und sich präzise regeln lassen. LinMot hat jetzt eine vollständig neu konzipierte Hub-Dreh-Motorserie vorgestellt, die sich durch ein bisher nicht erreichtes Niveau bei der Überwachung und der genauen Ausführung von Hub-Dreh-Operationen auszeichnen soll. HOHE GENAUIGKEIT PER INTEGRIERTER MESSTECHNIK Bei der neuen Motorserie PR02 sind nicht nur ein Linearmotor und ein Servomotor in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht, es ist auch noch Platz für weitere Ausstattungsoptionen vorgesehen. So können Anwender den Drehmotor mit integriertem Dreh­ Dipl.-Ing. Franz Joachim Roßmann ist Technikjournalist aus Gauting momentsensor und einem Kraftsensor ordern. So lassen sich ganz ohne externe Messtechnik mit hoher Auflösung, Reproduzier ­ barkeit und Präzision die tatsächlich erreichten Istwerte der Prozessparameter Drehmoment, Drehwinkel, Hub/Position und Vorschubkraft lückenlos und verifiziert erfassen. Die Toleranz der Kraft- und Drehmoment-Sensoren des bereits in Serie erhältlichen Motortyps PR02-52 (100 mm max. Hub, 255 N max. Vorschubkraft, 2,2 Nm max. Drehmoment) ist ≤ 1 % des Nennwerts. Bei Wahl der optionalen Drehmomentmesswelle mit einem Messbereich von 2,5 Nm stehen also Messergebnisse mit einer Genauigkeit von ± 0,025 Nm zur Verfügung. Die derart gesammelten Werte können zur detaillierten Dokumentation jedes Verschließvorgangs oder zur weiteren Prozessanalyse direkt vom Motor via analoger Signalschnittstelle oder vom Servoregler via Feldbus an die SPS übermittelt werden. Dort stehen sie für den Aufbau geschlossener Regelkreise oder für weitere Analysen zur Verfügung. ONLINE-DIAGNOSE UND FEHLERBEHEBUNG Eine Online- oder Offline-Auswertung der Werte erlaubt einen tiefen Einblick in den Verschließprozess. So kann je nach Anwendung z. B. nicht nur erkannt werden, ob eine Schraube zu fest oder zu locker angezogen wurde, sondern auch, ob sie falsche Dimensionen besitzt, verbogen ist, schief eingeschraubt oder überdreht wurde. Fehlende Unterlegscheiben werden ebenso detektiert wie gebrochene Werkstücke oder Werkzeuge. Sich langsam ändernde Werte ermöglichen zudem Rückschlüsse auf eine anstehende Wartung der mechanischen Komponenten des Schraubsystems oder einen Verschleiß des Werkzeugs. Da sich die Bewegungsprofile bei Direktantrieben frei programmieren lassen und die Sensordaten in Echtzeit vorliegen, können 66 antriebstechnik 2019/09 www.antriebstechnik.de

ELEKTROMOTOREN 01 NEU optional mit Drehmomentsensor Drehmotor NEU optional mit Luftanschluss NEU optional mit Kraftsensor 02 NEU optional mit Lochdurchführung für Pressluft oder Vakuum Applikationen Linearmotor NEU optional mit Magnetischer Feder MagSpring® 01 Eingebaute Komponenten des PR02 Hubdreh-Motors 02 Verschließ- Anwendung mit dem PR02 Hubdreh-Motor auftretende Fehler daher ggf. sofort korrigiert werden oder das Gebinde automatisch ausgeschleust oder für die Nach arbeit vorbereitet werden. So kann ein fehlerhaft aufgebrachter Verschluss etwa sofort wieder abgedreht werden, um die Nacharbeitszeit zu verkürzen oder die Entsorgung zu vereinfachen. Durch den Wegfall externer Sensoren sowie der zugehörigen Kabel und bewegten Teile (z. B. Schleppkabel) vereinfachen sich die Konstruktion und die Wartung des Verschließsystems. Bei einem vertikalen Einbau des Hub-Dreh-Motors kann der Maschinenbauer zudem ohne zusätzliche externe Bauteile eine Kompensation der bewegten Last einbauen und das Absacken der Achse im stromlosen Zustand verhindern, da im Motorgehäuse auch noch Platz für eine magnetische Feder vom Typ MagSpring vorgesehen ist. Selbst eine Vakuum-/ Druckluftdurchführung haben die LinMot- Konstrukteure im buchförmigen, nur 399 × 135 × 50 mm großen, harteloxierten Gehäuse des PR02-52 untergebracht. Trotz der geballten Leistung weist es keine Kühlrippen oder schlecht zu reinigende Winkel und Ritzen auf, was den Motor für einen Einsatz in Reinraumumgebungen prädestiniert. BELASTBARE DATEN DURCH REDUNDANZ Vom hohen Integrationsgrad der LinMot- Lösung profitiert unmittelbar auch der Endanwender: Das Schraubsystem ist deutlich weniger komplex, erfordert weniger Platz und lässt sich bei einem Ausfall einfacher und schneller tauschen. Dank der reduzierten Teilezahl verringern sich zudem die Fehleranfälligkeit und der Logistikaufwand. Aber noch wichtiger in sicherheitsrelevanten Anwendungen: Die Daten der integrierten Sensoren lassen sich mit den redun- danten Informationen aus den Stromdaten der Servoregler verifizieren. Liefert z. B. der Drehmoment-Sensor einen Wert, der nicht mit dem Sollwert aus der Ansteuerung des Rotationsmotors übereinstimmt, kann ein Defekt der Drehmomentmesswelle vorliegen, der ohne die Redundanz möglicherweise erst einmal unentdeckt bliebe. VORTEILE DER DIREKTANTRIEBSTECHNIK Die bei all diesen Hub-Dreh-Motoren durchgängig zum Einsatz kommende Direktantriebstechnik ist dabei für weitere charakteristische Produktmerkmale verantwortlich: Sie erlaubt es etwa, dass sowohl die Hub- als auch die Drehbewegung ohne Riemen, Getriebe/Gewindetriebe, Pneumatikzylinder oder Hubkurven berührungslos erzeugt wird. Die Bewegungen lassen sich zudem unabhängig voneinander über programmierbare Profile steuern. Die Hub-Dreh- Motoren vereinen damit hohe Flexibilität mit herausragender Dynamik und Geschwindigkeit sowie überragender Verfügbarkeit und weitgehender Wartungsfreiheit. Im Vergleich zu pneumatischen Lösungen sind sie zudem auch noch sauberer, leiser, kompakter und energieeffizienter. Die neuen hochintegrierten Hub-Dreh- Lösungen haben wegen dieser vielfältigen Vorteile bereits etliche fortschrittliche Maschinenbauer überzeugt, die sie bereits mit großem Erfolg in erste Anwendungen beim Endkunden gebracht haben. Und das große Interesse lässt erwarten, dass noch viele weitere Maschinenbauer auf den Zug aufspringen und die neue Technologie einsetzen werden. Fotos: NTI AG LinMot & MagSpring www.linmot.com DIE IDEE „Mit Hubdrehmotoren von LinMot kann der Maschinenbauer auf ein standardisiertes Konstruktionselement für flexible Verschließ- und Verschraub-Prozesse zurückgreifen. Die Kombination von linearem und rotativem Direktantrieb ermöglicht nicht nur die Realisierung von hoch dynamischen Prozessen, sondern auch die Auswertung von taktilen Daten wie Prozesskräfte, das Aufzeichnen und Überwachen von Drehmoment und Anpresskraft im Sinne von Industrie 4.0 mittels zusätzlich verbauter Kraft- und Drehmoment-Sensoren sowie das Erfassen von Endpositionen zur Qualitätsüberwachung.“ Ernst Blumer, Leiter Vertrieb, NTI AG LinMot & MagSpring www.antriebstechnik.de antriebstechnik 2019/09 67

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