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DER KONSTRUKTEUR 11/2016

DER KONSTRUKTEUR 11/2016

ANTRIEBSTECHNIK

ANTRIEBSTECHNIK Insgesamt 19 industrietaugliche Kleinservomotoren der Baureihe Cyber Dynamic Line, jeweils in Verbindung mit einem kompakten Antriebsverstärker Simco Drive, ermöglichen präzise und filigrane Bewegungsabläufe, die stufenlos und unabhängig voneinander angesteuert werden können. Neun dieser Kleinservomotoren positionieren je einen Vakuumsauger vertikal über einen Spindeltrieb. Mit ihnen nimmt die Greiferspinne zum einen PU-Kerne in verschiedenen Dimensionen und zum anderen unterschiedliche flache Composite-Zuschnitte auf, die dabei für den Verarbeitungsprozess vorgeformt werden. Die übrigen Kleinservomotoren verfahren die Sauggreifer formatabhängig in der Horizontalen; ebenfalls mittels Spindeltrieb. Alle Servoantriebe sind in Einkabeltechnik ausgeführt – und über eine Energiekette auf je einen Simco Drive im Schaltschrank verdrahtet. HANDLINGSYSTEM FÜR VERBUNDBAUTEILE „Im Rahmen des EU-Förderprojektes Lowflip haben wir den von der spanischen Forschungsgesellschaft Tecnalia konzipierten Prototypen der Greiferspinne zu industrietauglicher Serienreife weiterentwickelt“, erläutert Michael Schneiderbauer von der Produktentwicklung bei Fill. Lowflip (Low cost flexible integrated composite process) hat zum Ziel, neue Prozesse zur flexiblen, automatisierten Fertigung von Verbundbauteilen aus Kohlefaserstoffen (CFK) und Glasfaserstoffen (GFK) zu entwickeln. „Eine der DIE KLEINSERVOMOTOREN TRAGEN ENTSCHEIDEND ZUR GEWICHTSREDUKTION DER GREIFERKONSTRUKTION BEI zentralen Ideen dabei ist, den Schichtaufbau und das Aushärten der Bauteile, die z. B. als Domstreben in Automobilen zum Einsatz kommen, auf einem einzigen Werkzeug zu realisieren“, so Michael Schneiderbauer. „Dies wiederum erfordert ein hochgradig bewegliches Handlingsystem, das verschiedene Linearpositionen ohne mechanisches Umrüsten flexibel anfahren kann, um die unter- schiedlich dimensionierten Composite-Zuschnitte und PU-Kerne aufnehmen, vorformen und absetzen zu können.“ Diese technologische Herausforderung war wie geschaffen für Fill. Das Unternehmen mit seinen etwa 700 Mitarbeitern ist ein international führender Hersteller von Maschinen- und Anlagen, u.a. zur Produktion und Verarbeitung von Verbundwerkstoffen. Fill hat sich neben der grundsätzlichen Industriereife des Spinnengreifers – u. a. Schutzart IP54, ProfiNet-Schnittstelle und einfache Inbetriebnahme – drei besondere Ziele vorgegeben: „Höchste Flexibilität beim Greifen, deutliche Gewichtsreduzierung des Endeffektors und minimierte Total Cost of Ownership, d. h. Kosteneffizienz bei Beschaffung und Betrieb eines solchen Handlingsystems“, fasst Michael Schneiderbauer zusammen. „Mit dem Einsatz von Carbonrohren für die tragende Struktur sowie den Kleinservomotoren von Wittenstein haben wir eine Gewichtsreduktion des Greifers von mehr als 50% erreicht. Dies schlägt sich sowohl in der Auslegung des Roboters selbst nieder, der nun auch eine Nummer kleiner sein kann, als auch in den Betriebskosten, vor allem in einer signifikanten Energieeinsparung.“ KLEINSERVOMOTOR MIT KOMPAKT-VERSTÄRKER Die mechatronische Komplettlösung für die Greiferspinne besteht zum einen aus dem Antriebsverstärker Simco Drive als Schaltschrankvariante in IP20. Aufgrund der vorhandenen Siemens-Steuerung hat sich Fill für die Simco Drive-Version mit Profinet-Interface entschieden. Teil zwei des Mechatronik-Duos ist ein industrietauglicher Kleinservomotor der Baureihe Cyber Dynamic Line. „In der Greiferspinne ist ein Servomotor mit einem Außendurchmesser von 32 mm und einer Nennleistung von 110 Watt integriert“, erklärt Michael Schneiderbauer. „Die runde Bauform passt vom Design her sehr schön in die mechanische Ausführung des Carbonrohr-Rahmens.“ Auch die Leistungsdaten sind ideal: „Mit seinem Gewicht von nur etwa 220 Gramm ist dieser Motor deutlich leichter als vergleichbare Antriebe auf dem Markt.“ SCHICHTAUFBAU IN EINEM WERKZEUG Die besondere Prozessinnovation, die mit der neuen Greiferspinne realisiert wird, ist das lagenweise Schichten und Aushärten der ver- PRODUKTE UND ANWENDUNGEN 01 02 01 Alle Servoantriebe sind über eine Energiekette im Schaltschrank auf je einen kompakten Antriebsverstärker in Schutzart IP20 verdrahtet 02 Insgesamt 19 industrietaugliche Kleinservomotoren ermöglichen präzise Bewegungsabläufe, die stufenlos und unabhängig voneinander ausgeführt werden können 44 DER KONSTRUKTEUR 11/2016

„UNSER ZIEL: PERFEKTE ANTRIEBSLÖSUNGEN FÜR BEWEGTE MASCHINEN- STRUKTUREN" Carolin Ank, Produktmanagerin WITTENSTEIN cyber motor GmbH „Wer platzsparende Antriebslösungen sucht, dem bietet Wittenstein mit den kompakten Antriebsverstärkern und innovativen Kleinservomotoren eine Technologie-Konstellation mit hohem Performance-Potenzial – und das ohne Schnittstellenrisiken. Verschiedene Bus-Systeme ermöglichen die freie Anbindung an übergeordnete Steuerungen. Eine Parametrierung ist nicht erforderlich – was die Inbetriebnahme beschleunigt.“ „UNSERE SERVOANTRIEBE BAUEN EXTREM KOMPAKT“ Jan Rohde, Technischer Vertrieb, WITTENSTEIN cyber motor GmbH „Das punktgenaue Anfahren unterschiedlicher Greifpositionen durch unsere intelligenten Antriebssysteme bietet in der Applikation der Greiferspinne für die Herstellung von Composite- Bauteilen die notwendige Flexibilität für eine prozessgerechte und wirtschaftlich effiziente Handhabungslösung.“ www.DerKonstrukteur.de www.DerKonstrukteur.de schiedenen Composite-Bestandteile in einem Werkzeug. Zu Beginn des Handlings werden die Greifpositionen entsprechend der zu verarbeitenden Lagenformate – von 300 x 100 mm bis 1300 x 400 mm – aus dem CAD in die Maschinensteuerung übernommen. Diese positioniert zunächst die Sauggreifer in x- und y-Richtung, bevor sie dann innerhalb eines Linearhubes von 100 mm entsprechend der Höhe der Composite-Matte bzw. des PU- Kerns vorpositioniert werden. Während die Greiferspinne durch den Roboter abgesenkt wird, werden die Sauggreifer durch die Kleinservomotoren passend zur Geometrie individuell an das Werkstück herangefahren, so dass sie dieses mit Unterdruck aufnehmen können. „Nachdem eine Matte gegriffen wurde, wird sie durch Verfahren der Achsen vorgeformt, um ein faltenfreies Ablegen auf dem Werkzeug zu gewährleisten“, beschreibt Michael Schneiderbauer den Prozess. „Danach wird die Matte vakuumiert und bei ca. 80 °C umgeformt. Als zweite Lage setzt die Greifspinne jetzt den PU-Kern auf die erste Matte. Im letzten Schritt wird über die Greifeinheit millimetergenau und vorgeformt die zweite Composite-Matte aufgelegt und in weiterer Folge das gesamte Bauteil bei 120 °C ausgehärtet. Dann ist das Compositebauteil aus faserverstärkten Kunststoffen fertig, ohne dass das Gewebe wie in bisherigen Verfahren zwischen den einzelnen Prozessschritten aufwändig gehandelt und gelegt werden musste.“ UNTERSTÜTZUNG IM ENGINEERING Auch wenn die Komponenten der mechatronischen Antriebslösung perfekt aufeinander abgestimmt sind, war es doch hilfreich, sich gemeinsam Gedanken über die Auswahl der Antriebe zu machen – und beispielsweise mit der Auslegungssoftware Cymex 5 zu arbeiten. „Hier haben wir von Wittenstein professionellen Support erhalten, der maßgeblich zu einer funktionsgerechten und effizienten Auslegung der Antriebslösung sowie der schnellen Umsetzung beigetragen hat“, blickt Michael Schneiderbauer zurück. www.wittenstein.de fast forwardsolutions Kraft- Ausdruck Antriebslösungen mit 3 DC/EC Motoren 3 Getriebemotoren 3 Pumpen www.buehlermotor.de Wirfreuen unsauf IhrenBesuch: spsipc drives in Nürnberg 22.11. –24.11.2016 |Halle 1|Stand133

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