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DER KONSTRUKTEUR 4/2020

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DER KONSTRUKTEUR 4/2020

ANTRIEBSTECHNIK 02 02

ANTRIEBSTECHNIK 02 02 Treibende Kraft der Vertikalachse des Laders: Kompakter DC-Servomotor mit 22 mm Durchmesser, Motion-Controller mit CANopen-Schnittelle und eine Spindel mit besonders steilem Gewinde 03 Im Verhältnis zu den kleinen Dimensionen müssen beträchtliche Wege zurückgelegt werden; der vertikale Hub des Laders etwa beträgt gut 20 cm, seine Arbeit darf die Taktzeit der gesamten Maschine nicht verzögern TITELSTORY PRODUKTE UND ANWENDUNGEN ZUSAMMENSPIEL AUF KLEINSTEM RAUM Precitrame war einer der ersten Anwender unserer integrierten CANopen-Antriebe. Das Zusammenspiel der Antriebe auf kleinstem Raum in der Maschine ist beeindruckend und zeugt von hoher Kunstfertigkeit, passend zur Uhrenindustrie. Durch die optimierten Parameter werden die Uhren sicher und ohne Zeitverlust bewegt. DR. ANDREAS WAGENER, Elektronikentwicklung, Faulhaber könnten sie herausfallen, beschädigt werden und den Prozessablauf durcheinanderbringen. Zugleich sind – im Verhältnis zu den kleinen Dimensionen, in denen sich hier alles bewegt – beträchtliche Wege zurückzulegen. Der vertikale Hub des Laders etwa beträgt gut 20 cm. Seine Arbeit soll aber die Taktzeit der gesamten Maschine natürlich nicht verzögern. Also ist es nicht damit getan, die einzelnen Abläufe langsam und damit im sicheren Bereich durchzuführen. Zudem sind drei Abläufe präzise zu synchronisieren: Die Transportpalette mit dem Werkstückträger wird auf einer horizontalen Achse zum Greifer befördert. Dieser fasst den Träger und wird vertikal nach oben geführt. Dort angekommen, fährt der Greifer wieder horizontal zur Messstation, wo die vorgesehene Routine abläuft. Für jede dieser Bewegungen wird ein genau abgestimmtes Profil benötigt: langsam anfahren, sanft beschleunigen, vorsichtig bremsen und den Vorgang in langsamem Tempo beenden. Die Antriebslösung für diese dreiachsige Bewegung hat Faulhaber auf die Applikation maßgeschneidert. MASSGESCHNEIDERTE ANTRIEBSLÖSUNG Ihr Kernstück ist ein bürstenloser DC-Servomotor mit 4-Pol-Technologie der Serie 2250 BX4. Bei 22 mm Durchmesser und ca. 50 mm Länge liefert er ein Drehmoment bis 32 mNm. Die integrierten Hall- Sensoren geben ein präzises Positionssignal an die Steuerung und bilden damit die Grundlage für exakt reproduzierbare Bewegungsabläufe. Da dieser Motor die Vertikalachse bewegt, verfügt er zudem über eine Bremse. Bei einer Prozessstörung, etwa einem Stromausfall, kann dadurch auch die Position gehalten und ein Herunterfallen des Greifers verhindert werden. Eine eigens für diese Anwendung entwickelte Spindel mit besonders steilem Gewinde der Faulhaber-Tochter MPS überträgt die Kraft des Motors auf die gesamte Strecke. Das optimale Material für die Nuss, die auf der Spindel hin- und herfährt, wurde in aufwendigen Dauertests ermittelt: Der hochstabile Kunststoff PEEK, der auch als Material für medizinische Implantate verwendet wird, hat sich in 3 Mio. Zyklen am besten bewährt. 14 DER KONSTRUKTEUR 2020/04 www.derkonstrukteur.de

PRÄZISE ANSTEUERUNG, KOMPAKTE BAUFORM Für das Abfahren der einzelnen Bewegungsabläufe ist der Profilgenerator zuständig, eine Software, die im Motion-Controller integriert ist. Die Parameter wurden von den Faulhaber- Experten direkt bei Precitrame auf die Applikation abgestimmt. Der Servomotor 2250 BX4 ist der kleinste auf dem Markt, der diese komplexe Aufgabe übernehmen kann. Zugleich erfüllt er die anderen Anforderungen, welche die Montagestation stellt. Er ist robust, langlebig und liefert ein hohes, rastfreies Drehmoment. Angesteuert wird er von einem MCBL 3002 SCO – ein äußerst kompakter Servo-Controller für bürstenlose DC-Motoren. Wegen seiner geringen Abmessungen von lediglich ca. 47 mm Länge, 23 mm Breite und 7,5 mm Tiefe wird ein solcher Controller in der Montagestation auch als zusätzlicher CANopen-Sensorknoten eingesetzt. Für die beiden Horizontalachsen erwiesen sich die Motoren der Serie 2232 BX4 COD als geeignet. Hier ist die komplette Servoelektronik mit CANopen-Schnittstelle bereits im Motor integriert, was bei 22 mm Durchmesser und 32 mm Länge durchaus eine Besonderheit ist. Die Motoren liefern ein Drehmoment von 16 mNm. Ihr eisenloses Design eliminiert das Rastmoment. Das „Ruckeln“ bei jeder Umdrehung, das bei Elektromotoren mit Eisenanker unvermeidlich ist, kann hier kon struktionsbedingt nicht entstehen. Das sorgt für einen sanften Transport der Uhrwerke. Die gesamte Maschine entspricht den Dimensionen, in denen diese Branche arbeitet und ist entsprechend kompakt bis filigran aufgebaut. Da je nach Ausführung bis zu drei Lader integriert werden müssen, wird der Platz noch knapper. Die Greifereinheit, die auf den drei Achsen bewegt wird, wiegt dennoch gut 600 g. Von den Antrieben ist also Höchstleistung gefragt, bei minimalem Volumen. Precitrame und sein Endkunde freuen sich über die gute Zusammenarbeit mit dem Antriebslieferanten: „Die Experten von Faulhaber haben mit großem Einsatz an der Entwicklung dieser Lösung gearbeitet. Neben dem hervorragenden Produkt haben wir auch optimale technische Unterstützung erhalten. Das hat dazu beigetragen, dass unsere Montagestation ein Erfolgsmodell wurde.“ Bilder: Aufmacher: Rudenkoi/iStockphoto, 01 und 03: Precitrame, Aufmacher Einklinker und 02: FAULHABER www.faulhaber.de 03