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antriebstechnik 11/2018

antriebstechnik 11/2018

SPS IPC DRIVES

SPS IPC DRIVES 2018 I SPECIAL Zukunftssichere Lösung Modulares 8-Achs-Bewegungssystem für die digitale Radiografie Mit einem ungewöhnlichen Projekt trat die Salzgitter Mannesmann Forschung GmbH an den Antriebstechnik- Hersteller JAT heran. Aufgabe war es, ein modulares Bewegungssystem für die Röntgenprüfung als Einzelstück zu konzipieren und vom Gestell bis zur Antriebstechnik und inklusive Kabelschlepplösung fertigzustellen. Dr.-Ing. Markus Krieger ist Abteilungsleiter Werkstoffcharakterisierung und Nico Pfützenreuter ist Gruppenleiter Zerstörungsfreie Prüfung, beide bei der Salzgitter Mannesmann Forschung GmbH in Duisburg; Christian Koch ist Leiter Mechatronik und Steffen Fricke ist Konstrukteur, beide bei der JAT Jenaer Antriebstechnik GmbH Die Salzgitter Mannesmann Forschung GmbH (SZMF) ist das zentrale Forschungsunternehmen der Salzgitter AG, einem großen Stahl- und Technologiekonzern mit weltweit ca. 25 000 Mitarbeitern. An zwei Standorten in Duisburg und Salzgitter entwickeln etwa 280 Mitarbeiter neue, innovative Stahlprodukte, die zugehörigen Herstell- und Verarbeitungsprozesse sowie Methoden zur Charakterisierung dieser Werkstoffe. Die Forschungseinrichtung in Salzgitter befindet sich direkt auf dem Ge- lände des integrierten Hüttenwerks der Konzernschwester Salzgitter Flachstahl GmbH (Hochofenwerk, Stahlwerk-, Warmund Kaltwalzwerk, Oberflächenveredelung und zugehörige Nebenanlagen). Forschungsschwerpunkt am Standort Salzgitter sind Stahl-Flachprodukte, u. a. für die Anwendungsbereiche Automobilkarosserie und -fahrwerk, Maschinen- und Anlagenbau und Haushaltsgeräte. Zur Untersuchung von Werkstoffen und Bauteilen werden u. a. Verfahren der zerstörungsfreien Prüfung (ZfP) angewendet. Hierzu zählen z. B. die Ultraschall-, Magnetpulver-, Wirbelstrom- oder Röntgenprüfung. Typische Anwendungs gebiete für die Röntgenprüfung, welche am Standort Salzgitter als stationäre Prüfung im Labor durchgeführt wird, sind z. B. die Untersuchung von geschweißten Rohren und Konstruktionen auf Schweißnahtfehler, die Prüfung von Musterstücken im Rahmen der betrieblichen Aus- und Weiterbildung sowie die Untersuchung neuartiger Füge verbindungen auf Fehlerfreiheit. 01 Endmontage des 8-Achs-Manipulators beim Kunden Salzgitter Mannesmann Forschung durch einen JAT-Mitarbeiter Konzept und Konstruktion des Manipulators Im Rahmen der Umstellung von konventioneller Röntgentechnik (RT) auf die digitale Radiografie (DR) sollte ein flexibles und automatisierbares Prüfsystem entwickelt werden, das es erlaubt, verschiedenste Bauteile bzw. Proben wie Rohre, Bleche und Schweißkonstruktionen mit bis zu 60 kg aufzunehmen. Für Serienuntersuchungen ist außerdem eine hohe Wiederholgenauigkeit der Probenposition erforderlich. Die Winkellage der zu prüfenden Bauteile gegenüber der Strahlenachse muss ebenso leicht variierbar sein, wie der Abstand zwischen Strahlenquelle und Bauteil sowie zwischen Bauteil und Detektor. 102 antriebstechnik 11/2018

SPECIAL I SPS IPC DRIVES 2018 Mit diesem Anforderungsprofil wandte sich die SZMF an die Jenaer Antriebstechnik JAT. Im ersten Schritt wurden in Jena verschiedene Achskonzepte und Ausbaustufen untersucht, verglichen und diskutiert. Im weiteren Verlauf erarbeitete man gemeinsam in einem Workshop das finale Konzept eines sehr flexiblen Manipulators mit fünf linearen und drei rotativen Achsen: In der Mitte nimmt ein X-Y-Achssystem die Drehachse für den Drehteller auf. An diesem werden die Proben fixiert. Eine fest stehende Z-Achse führt die Schwenkachse, an der die Röntgenröhre befestigt wird. Ein X-Z- Achssystem mit applizierter Schwenkachse dient zur Aufnahme des Detektors. Diese Anordnung erlaubt es, Röntgenröhre, Probe und Detektor in nahezu beliebigen Abständen zueinander zu positionieren und gleichzeitig die Winkellage der Probe zur Strahlenrichtung zu variieren, was für das Auffinden und Bewerten von Fehlern im Werkstoff von großer Bedeutung ist (siehe Infokasten). Antriebstechnik aus dem Baukasten Detektor und Röntgenquelle verfügen über relativ große Massen von gut 60 kg, dazu addieren sich bei den X- Achsen mit rund 800 mm Verfahrweg die Massen der da rüber angeordneten Achsen. Wälzlager- Linearführungen und Kugelgewindetriebe sorgen für die nötige Steifigkeit. Die Linearführungen wurden zur Sicherheit mit speziellen Abstreifern ausgerüstet, da die Proben mit Hüttenstaub verschmutzt sein können. Als Antriebe kommen JAT-Servomotoren der Baureihen Ecostep und Ecospeed mit integrierter Bremse und Encoder zum Einsatz. Spielarme Planetengetriebe reduzieren die Antriebsmomente der Servomotoren ebenso wie die Bremsmomente, die für das Halten der Positionen erforderlich sind. Die Linearachsen erreichen eine Positioniergenauigkeit kleiner 100 µm und eine Wiederholgenauigkeit kleiner 10 µm. Da die Schwenkachsen für die Röntgenröhre und den Detektor um lediglich maximal ± 25° verstellt werden und stets zu einer Seite geneigt sind, wirkt sich das ohnehin geringe Umkehrspiel der Planetengetriebe nicht auf die Positioniergenauigkeit aus. Als konstruktive Herausforderung stellten sich dagegen die Kabelschlepplösungen für die acht verschachtelten Achsen heraus. Entsprechend der Vorgabe aus Salzgitter wurden alle Kabel des Manipulators zu einem zentralen Anschluss geführt. JAT hat das Achssystem aufgrund der baulichen Gegebenheiten teilzerlegt angeliefert und im Röntgenraum die Endmontage und Inbetriebnahme durchgeführt. Steuerung der Achsen und Bedienung des Manipulators Die Steuerung der Achsen im Verbund sowie die Entwicklung der Software und der SICHERHEITSKUPPLUNGEN SECURMAX Ob lasttrennend in Werkzeugmaschinen oder lasthaltend in der Medizintechnik - wir bieten den passenden Schutz für Ihre Anlage! Zielsicher zum passenden Produkt www.orbit-antriebstechnik.de

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