antriebstechnik 9/2019

SPECIAL: MOTEK

SPECIAL: MOTEK 2019 ANTRIEBSSYSTEME MIT CFK HIGH-TECH-MATERIALIEN IM ANTRIEBSSYSTEM Der Einsatz von CFK-Materialien verbessert die Produktivität von Positionier- und Handling-Systemen signifikant. Eine gesteigerte Dynamik von bis zu 30 Prozent und Positioniergenauigkeiten im einstelligen Mikrometerbereich sind realistisch. Kathleen Stöhr ist Marketing Managerin bei der Jenaer Antriebstechnik GmbH in Jena Herkömmliche Antriebssysteme für Handling-Anlagen werden im Maschinenbau klassisch als Aluminium- oder Stahlkonstruktion mit Gantry- Anordnung konzipiert. Hauptkomponenten sind zwei parallel verlaufende Grundachsen (x), eine Querachse (y) und eventuell eine höhenverstellbare Achse (z). Für den Betrieb sind zahlreiche Antriebseinheiten nötig. So bedarf der synchrone Betrieb der Grundachsen, zwei Antriebssysteme mit Motor und Servoverstärker. Zudem ist die Zugänglichkeit der Systeme z. B. bei einem Service- oder Wartungsfall aufgrund der Konstruktion sehr aufwändig und nur eingeschränkt möglich. Durch die Verwendung von CFK (Kohlenstofffaserverstärkter Kunststoff) in Antriebssystemen ergeben sich neuartige Konstruktionen, die zusätzlich zu den Material- 86 antriebstechnik 2019/09 www.antriebstechnik.de

SPECIAL: MOTEK 2019 01 02 01+02 Optimal angepasst an die Applikation finden die CFK-Antriebssysteme ihren Einsatz in den unterschiedlichsten Produktionsmaschinen eigenschaften den Produktionsprozess der Maschine hinsichtlich Dynamik und Präzision enorm verbessern. Seit vielen Jahren beschäftigt sich die JAT (Jenaer Antriebstechnik GmbH) mit dem Leichtbau und entwickelt und produziert Antriebssysteme für Automatisierungs- und Handling- Aufgaben mit CFK-Auslegerachsen. Charakteristisch für den neuartigen Aufbau ist die T-Form. Dabei fungiert eine Linearmotorachse als Träger der CFK-Auslegerachse. Ausschlaggebend sind für neue Konstruktionsmöglichkeiten die Materialeigenschaften des Kohlenstofffaserverstärkten Kunststoffes. CFK-Bauelemente zeichnen sich durch minimales Gewicht bei maximaler Festigkeit aus. Verglichen mit Aluminium sind Gewichteinsparungen bis 40 % möglich. Durch die verminderte bewegte Masse und der daraus resultierenden höheren Dynamik ergeben sich deutliche Wettbewerbsvorteile für den Anwender, wie die Steigerung der Prozessgeschwindigkeit bei gleich zeitiger Energieeinsparung. Die Festigkeit des CFK-Werkstoffes mit 2 000 N/mm 2 ist um ein vielfaches größer als die von Aluminium (190 N/mm 2 ) oder Stahl (490 N/mm 2 ) und gewährleistet ein vibrations- und schwingungsfreies Verfahren mit Positioniergenauigkeiten im einstelligen µm-Bereich. So sind Produktionslinien mit höchster Positionierpräzision umsetzbar. Ausschussraten, die durch Ungenauigkeit entstehen, entfallen nahezu vollständig. Zudem müssen bei herkömmlichen Antriebssystemen durch die Schwin- gungen häufig Abklingzeiten eingehalten oder die Drehzahlen reduziert werden. Bei dem Einsatz des CFK-Auslegers entfallen diese Maßnahmen und der Anwender kann in kürzeren Zeiten effizienter produzieren. Die T-Konstruktion bietet dem Anwender weitere wirtschaftliche Vorteile. Er profitiert von der Komponentenreduktion, so entfällt die zweite x-Achse. Durch die reduzierte bewegte Masse lassen sich Antriebseinheiten in kleineren Baugrößen auswählen und zusätzlich Kosten sparen. Der verringerte Bauraum und die Zugänglichkeit des Systems von mehreren Seiten, wirken sich vorteilhaft auf die Implementierung in die Gesamtanlage aus. Zudem sind Installationsoder Servicearbeiten – im Vergleich zu herkömmlichen Gantry- Systemen – mit wesentlich weniger Aufwand und in größeren Intervallabständen notwendig. Optimal angepasst an die Applikation finden die CFK-Antriebssysteme der Jenaer Antriebstechnik ihren Einsatz in den unterschiedlichsten Produktionsmaschinen. Pick-&-Place- Systeme, bei denen kleine Massen höchst dynamisch bewegt werden, sind mit Riemenantrieb auf der CFK-Achse ausgestattet. Die Verwendung von Direktlineartechnologie auf dem CFK- Ausleger ermöglicht hochdynamisches geräuscharmes Positionieren und ist für die Automatische Optische Inspektion (AOI) hervorragend geeignet. Zudem ist CFK weit gehend unempfindlich gegenüber Korrosion, wodurch die Antriebssysteme für die www.antriebstechnik.de antriebstechnik 2019/09 87