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DER KONSTRUKTEUR 11/2020

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DER KONSTRUKTEUR 11/2020

ANTRIEBSTECHNIK MOTOREN

ANTRIEBSTECHNIK MOTOREN MIT FINGERSPITZENGEFÜHL PRODUKTE UND ANWENDUNGEN Mit direktangetriebenen Hub-Dreh-Motoren lassen sich Verschraubprozesse flexibel und effizient gestalten. Werden die Motoren zusätzlich mit Sensorik ausgestattet, arbeiten sie nicht nur besonders zuverlässig und genau, sondern stellen zu jedem Schraubvorgang auch die gesammelten Prozessdaten zur Verfügung. Nur einige Millinewtonmeter Drehmoment zu viel oder eine geringfügig überhöhte Vorschubkraft beim Einschrauben und schon muss das komplette Produkt entsorgt werden. So streng geht es bei der Montage von Massenprodukten in der Medizinal-Branche zu. Für sicherheitsrelevante Anwendungen in der Medizintechnik, der Automobil- und Pharmaindustrie sowie der Lebensmittel- und Getränkeindustrie werden ausgesprochen feinfühlige Schraubprozesse benötigt. Variantenfertigungen, Null-Fehler-Produktionen oder moderne Industrie-4.0-Konzepte mit ihrem Datenhunger tun ihr Übriges dazu, dass 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 der kombinierten Hub-Dreh-Bewegung des Schraubvorgangs 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 auszeichnet. INTEGRIERTE MESSTECHNIK SORGT FÜR HOHE PRÄZISION Bei der neuen Motorserie PR02 sind nicht nur ein Linearmotor und ein Servomotor in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht, sondern es ist noch Platz für weitere Optionen vorgesehen. So können Autor: Dipl.-Ing. Franz Joachim Roßmann, Technikjournalist, Gauting bei München Anwender den Hub-Dreh-Motor mit integriertem Drehmomentsensor und einen Kraftsensor ordern. Damit können Anwender ganz ohne externe Messtechnik mit hoher Auflösung, Reproduzierbarkeit und Präzision die tatsächlich erreichten Istwerte der Prozessparameter Drehmoment, Drehwinkel, Hub/Position und Vorschubkraft lückenlos und verifiziert erfassen. Die Genauigkeit der Kraft- und Torque-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 besser (±) 0,025 Nm zur Verfügung. Die aufgenommenen Werte können zur detaillierten Dokumentation jedes Schraubvorgangs oder zur weiteren Prozessanalyse direkt vom Motor via analoger Signale oder vom Servoregler via Feldbus an die SPS übermittelt werden. Dort lassen sie sich für den Aufbau geschlossener Regelkreise oder für weitere Analysen weiterverwenden. Nach der Markteinführung der Hub-Dreh-Motoren vom Typ PR02- 52 stehen nun die großen Vertreter dieser Produktfamilie in den Startlöchern. Die PR02-88 Motorenserie verfügt, wie schon die kleineren Pendants, optional über eine vollintegrierte Drehmomentmesswelle und einen intern eingebauten Kraftsensor. Da sowohl die Vorschubkraft als auch das Drehmoment entsprechend gesteigert wurden, ist diese Antriebsfamilie im Gebiet des Assemblierens von Teilen und Verschlüssen mit höherem Drehmoment- und Kraftbedarf die richtige Wahl. Der PR02-38 hat die kleinsten Abmessungen der kompletten PR02-Produktfamilie und eignet sich perfekt für leichtere Pick-andplace, Verschliess- sowie Biege- oder Aufpress-Operationen. MEHR INFORMATIONEN DANK ONLINE-DIAGNOSE Eine Online- oder Offline-Auswertung der Werte erlaubt einen tiefen Einblick in jeden Montage- und Verschraubprozess. So kann je nach Anwendung beispielsweise 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 überrattert wurde. Erkennt beispielsweise der Linearmotor bei Gewindeauflage einen unerwarteten Positionswert kann eine überlange Schraube noch vor dem Schraubprozess ausgesondert werden. Auch fehlende Unterlegscheiben werden ebenso detektierbar wie gebrochene Werkstücke oder Werkzeuge. Sich langsam ändernde Werte lassen zudem Rückschlüsse auf eine anstehende Wartung der mechanischen Komponenten des Schraubsystems oder einen Verschleiß des Werkzeugs zu. 14 DER KONSTRUKTEUR 2020/11 www.derkonstrukteur.de

ANTRIEBSTECHNIK Da sich die Bewegungsprofile bei Direktantrieben frei programmieren lassen und die Sensordaten in Echtzeit vorliegen, können auftretende Fehler daher ggf. sofort korrigiert werden oder das Bauteil für die Reparatur vorbereitet werden. So ist es denkbar, eine fehlerhafte Schraube sofort wieder herauszudrehen, um die Nacharbeitszeit zu verkürzen. Durch den Wegfall externer Sensoren sowie der zugehörigen Kabel und bewegten Teile reduziert sich auch der Aufwand für die Konstruktion und Montage des Schraubersystems. Noch größer fällt der DA DIE SENSORDATEN IN ECHTZEIT VORLIEGEN, KÖNNEN AUFTRETENDE FEHLER SOFORT KORRIGIERT WERDEN Vorteil für den Konstrukteur aus, wenn er bei einem vertikalen Einbau des Hub-Dreh-Motors eine Kompensation der bewegten Last berücksichtigen oder ein Absacken der Achse im stromlosen Zustand verhindern muss, weil im Motorgehäuse auch noch Platz für eine magnetische Feder vom Typ Magspring vorgesehen ist. Selbst eine Vakuum-/ Druckluftdurchführung haben die Konstrukteure im buchförmigen 01 Anschlüsse des PR02-52 Hubdreh-Motors 02 Im Gehäuse der Motorserie PR02 sind nicht nur Linearmotor und Servomotor unter gebracht – es ist auch noch Platz für weitere Optionen vorgesehen harteloxierten Gehäuse der PR02-Motoren unter gebracht. Trotz der geballten Leistung weist es keine Kühlrippen oder schlecht zu reinigende Winkel und Ritzen auf, was die Hub-Dreh-Motoren der PR02- Familie für einen Einsatz in Reinraum umgebungen prädestiniert. Vom hohen Integrationsgrad der Linmot-Lösung profitiert auch der Endanwender unmittelbar: 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. VERIFIZIERBARE DATEN Die Daten der integrierten Sensoren lassen sich mit den redundanten Informationen aus den Stromdaten der Servoregler verifizieren. Liefert beispielsweise der Torque-Sensor einen Wert für das Drehmoment, 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. Die bei den Hub-Dreh-Motoren eingesetzte Direktantriebstechnik erlaubt es, dass sowohl die Hub- als auch die Dreh bewegung ohne Riemen, Getriebe/Gewindetriebe, Pneumatik zylinder oder Hubkurven berührungslos erzeugt wird. Die Bewegungen lassen sich zudem unabhängig voneinander über programmierbare Profile steuern. Die Hub-Dreh-Motoren vereinen damit höchste Flexibilität mit herausragender Dynamik und Geschwindigkeit sowie überragenden Verfügbarkeit und weit gehender Wartungsfreiheit. Bilder: Hand: kitsune – stock.adobe.com; Sonstige: LinMot www.linmot.com 02 01 Reversierend wiedereinrasten EAS ® -reverse — freischaltende Sicherheitskupplung vom Marktführer auch für schwer zugängliche Antriebs situationen www.mayr.com Ihr zuverlässiger Partner www.derkonstrukteur.de DER KONSTRUKTEUR 2020/11 15

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