antriebstechnik 9/2018

Überlegene Kinematik

Überlegene Kinematik Antriebssystem bewegt Schwenkachsen mit Spitzenpräzision Höchste Drehmomentdichte und feinste Positioniergenauigkeit waren die entscheidenden Auswahlkriterien des Maschinenbauunternehmens Hekuma an das Servoantriebssystem einer Schwenkachse, die mit hoher Dynamik zwei benachbarte Spritzgießmaschinen bedient. Erfahren Sie, warum die Wahl auf das Antriebssystem Galaxie D von Wittenstein fiel. Nadine Hehn ist Mitarbeiterin im Vertrieb Start-up Galaxie bei der Wittenstein SE in Igersheim und Sebastian Höhne ist Mitarbeiter im Vertrieb bei der Wittenstein Alpha GmbH in Igersheim Da das kompakte Galaxie D in der Schwenkachse komplett unzugänglich verbaut ist, legte man bei Hekuma Wert auf eine dauerhaft service- und wartungsfreie Lösung. Mit hoher Spielstabilität und einem innovativen Motorfeedback-System, dessen Multiturnfunktionalität keine Batteriepufferung erfordert, erfüllt das Antriebssystem auch diese aus Endkundensicht wichtigen Anforderungen. Im Gegensatz zu dem zuvor eingesetzten Spannungswellgetriebe, das sich darüber hinaus für diese Präzisionsanwendung als zu weich – also nicht ausreichend torsionssteif und spielarm – erwiesen hatte. Führend bei Automatisierung von Spritzgießmaschinen Die Hekuma GmbH – seit wenigen Monaten in Hallbergmoos bei München beheimatet – ist ein führender Hersteller von Hochleistungs-Automationssystemen für Kunststoff-Spritzgießanlagen. Das Kerngeschäft des zur Elexis-Gruppe gehörenden Unternehmens umfasst leistungsfähige Entnahmesysteme für die Spritzgussproduktion, die Integration von Spritzgießmaschinen und -formen sowie schlüsselfertige Komplettlösungen für die Arbeitsgänge Entnehmen, Bearbeiten, Montieren, Beschriften, Prüfen und Verpacken. „Unseren Kunden geht es vor allem um die hochverfügbare Automation der vor- und nachgelagerten Fertigungsschritte in der Spritzgussproduktion“, sagt Alexander Kappes, teamleitender mechanischer Konstrukteur. Dies gilt auch für die Transfereinheit, die bei einem Konsumgüterhersteller einen zweistufigen Spritzgießprozess mit duro- und thermoplasti- 01 Das Antriebssystem Galaxie D ist eine kompakte mechatronische Einheit 88 antriebstechnik 9/2018

SPECIAL I ANTRIEBE FÜR WERKZEUGMASCHINEN Eigenständige Getriebegattung schen Substraten verbinden wird. „Hohe Verkaufszahlen erfordern in der Produktion eine hohe Kavitätenzahl bei gleichzeitig kurzer Zykluszeit“, erläutert Reinhard Steinhoff von der Mechanischen Konstruktion bei der Beschreibung der Anlage. „Jedes Einlege- und Entnahmeelement hat 32 Kavitäten. Die Zykluszeit liegt bei 20 Sekunden und die Maschine läuft im Dreischichtbetrieb an 340 Tagen im Jahr. Die Schwenkeinheit mit dem Galaxie D bewegt somit jährlich mehr als 47 Millionen Spritzgießartikel.“ Neben der Dynamik des Getriebes gebe es jedoch ein weiteres entscheidendes Argument. „Der Schwenkarm der Umsetzeinheit dreht in y-Richtung um 180 Grad und hat eine bewegte Masse von etwa 270 Kilogramm. Um die Kavitäten für das reibungslose Handling der Spritzteile millimetergenau vor den Spritzgießmaschinen zu platzieren, war daher eine hohe Steifigkeit des Antriebs bei gleichzeitig minimalem Verdrehspiel gefordert“, erklärt Alexander Kappes. Für die servotechnische Umsetzung stand jedoch nur ein begrenzter Bauraum zur Verfügung. „Der Umstieg auf eine neue Motor-Getriebe- Einheit durfte zu keinen konstruktiven Änderungen an der Schwenkeinheit führen“, bestätigt Steinhoff. Das Galaxie D bietet alle Merkmale für eine hohe Positioniergenauigkeit und platzsparende mechanische Integration. Galaxie ist als eigenständige und aus Prinzip überlegene Getriebegattung wissenschaftlich bewiesen und im Markt anerkannt. Die entscheidenden Merkmale – dynamisierte Einzelschubzähne statt starren Zahnrädern, vollflächiger Multizahneingriff mit hydrodynamischem Kontakt und mathematisch exaktem Gleichlauf sowie ein segmentierter Außenring als Lager – führen dazu, dass die Getriebekinematik bezogen auf den Marktstandard in allen wichtigen technischen Disziplinen bekannten Planeten-, Zykloid-, Exzenter- und Spannungswellgetriebe deutlich – teilweise sogar um Faktoren – überlegen ist. Deren prinzipbedingte technische Kompromisse, wenn z. B. gleichzeitig sehr hohe Präzision und Drehmomentdichte gefordert sind, gehören mit Galaxie der Vergangenheit an. Die Getriebekinematik gewährleistet Bestleistungen bei Spielfreiheit, Gleichlauf, Steifigkeit, Drehmomentdichte und Überlastsicherheit, ohne diese Merkmale gegeneinander ausspielen zu müssen. Verdrehsteifigkeit durch Einzelschubzahnkinematik Die aus Anwendungssicht für Hekuma entscheidende Anforderung war die Gewährleistung einer hervorragenden und dauerhaft gleichbleibenden Positioniergenauigkeit. Das Galaxie D erfüllt dieses Leistungsmerkmal durch seine hohe Verdrehsteifigkeit sowie das auf weniger als eine Winkelminute reduzierte Verdrehspiel. Die Einzelschubzahnkinematik bewirkt, dass fast alle Einzelzähne gleichzeitig am Zahneingriff – und damit an der Drehmomentübertragung und der Steifigkeitsbildung – beteiligt sind. Hinzu kommt, dass die Zahnflanken der Einzelzähne sowie des Hohlrades erstmals als Logarithmische Spirale ausgeführt sind, wodurch im Multizahneingriff der Kontakt nicht mehr wie bei Getrieben mit Zahnrädern nur linear, sondern bei Galaxie als Flächenkontakt erfolgt – mit höherem Traganteil. Auch bei der Wechselbelastung im Nulldurchgang ist so eine hohe Steifigkeit gewährleistet. Verdrehspiel dauerhaft konstant Halle: C2, Stand: 2E11 RTB-LAGER PERFEKTE ROTATION FÜR WERKZEUGMASCHINEN . Präzisionslager bis Klasse P4 . Einbaufertige, kompakte Lagereinheiten . Hohe axiale Tragfähigkeit . Hohe radiale Tragfähigkeit . Hohe Kippsteifigkeit . Kundenspezifische Sonderausführungen Neue Bauform: Der zweite Aspekt der Positioniergenauigkeit, wie sie Hekuma fordert, betrifft das Verdrehspiel. „Grundsätzlich wäre die Auslegung des Galaxie D als Null-Spiel-Variante möglich gewesen“, blickt Kappes zurück. „Wir haben uns dann aber für ein reduziertes Verdrehspiel von weniger als einer Winkelminute entschieden. Es bildet zusammen mit der Verdrehsteifigkeit unsere Genauigkeitsanforderungen optimal ab und ermöglicht es gleichzeitig, bei der Positio­ RTB ABS mit integriertem Absolut- wertgeber BEDARFSGERECHTE SYSTEMLÖSUNG FÜR PRÄZISIONSLAGER UND LINEARTECHNIK RODRIGUEZ GmbH Tel. +49 (0) 2403 780-0 | info@rodriguez.de www.rodriguez.de