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Mehr Platz und Dynamik mitverändertem Antriebsstrang

Kompakter Getriebemotor bewegt den Werkzeugwechsler
Mehr Platz und Dynamik mitverändertem Antriebsstrang

Mit einem kompakten Getriebemotor wird die Montage einer Werkzeugmaschine einfacher und die Bearbeitungsbreite bei gleichem Außenmaß größer. In Sonder- und Verpackungsmaschinen bringt der Antrieb mehr Dynamik.

Dipl.-Ing. Volker Meier ist Gebietsvertriebsleiter Nord der Igersheimer Unternehmensgruppe Wittenstein

Gerade bei komplexen Bearbeitungsschritten legen Betreiber von CNC-Werkzeugmaschinen heute großen Wert auf einen schnellen Werkzeugwechsel. Um die Produktivität seiner Maschinen an genau diesem Punkt zu steigern, hat sich ein Hersteller dafür entschieden, auf eine konventionelle Antriebslösung mit Motor und angeflanschtem Getriebe zu verzichten. Statt dessen positionieren die Maschinenbauer zwei 28-fach-Tellerwechsler für 63er HSK-Werkzeugaufnahmen mit der TPM-Einheit der Igersheimer Unternehmensgruppe Wittenstein. In diesem Antriebselement ist ein Präzisionsplanetengetriebe mit einem Servomotor kombiniert. Mit seiner geringen Baugröße ist es eine Alternative zu direkt angetriebenen Torque-Motoren.
Hautpargument für den Austausch war bei den Maschinenbauern der geringere Platzbedarf für den Antrieb, der die bisherige Lösung aus externer Lagerstelle für den Teller, Kupplungselementen, Vorgelege als Riemenantrieb und spielarmem Getriebe mit angebautem Servomotor ersetzt. Das hoch untersetzende Planetengetriebe des TPM ermöglicht es, mit dem Servomotor auch den vollbestückten Werkzeugwechsler – trotz der hohen Massenträgheitsmomente – dynamisch zu bewegen.
Die TPM-Einheit wird mit einer einfachen Schraubverbindung am Wechsler angebracht und erleichtert so auch die Montage der Maschine. Da sich die Antriebskonstruktion auf diese Weise um die Hälfte verkürzte, ließ sich bei gleicher Gesamtgröße der CNC-Maschinen die Bearbeitungsbreite steigern.
Wie ein anderes Beispiel zeigt, ließ sich der Produkttransport in einer Verpackungsmaschine mit dem TPM ebenfalls vereinfachen und der Output erhöhen. Bisher wurden zwei Schieber auf Linearführungen eingesetzt, die auf eine höher liegende Führung umgesetzt wurden, um an ihren Ausgangspunkt zurückzugelangen. Das zeitraubende Umsetzen wird nun durch eine Paddel-Lösung vermieden: Der Produktschieber wird nicht umgesetzt, sondern vom TPM hochgeklappt.
Für die nächste Überarbeitung dieser Maschine planen die Konstrukteure eine weitere Funktion für den kompakten Getriebemotor. Tests haben gezeigt, dass sich die bisherige Lösung, den Produktstau zu verhinden, einfacher gestalten lässt. Noch sind die Schieber mit einer kurzen Linearführung ausgerüstet, an der eine Überlastkupplung mit Abschaltkontakt den Schieber stoppt, sobald genug Produkte im vorgesehenen Bereich angesammelt sind. Mit dem TPM ließe sich diese Kontrollfunktion allein über das Messen des Drehmomentes verwirklichen. Im Servoverstärker würde in diesem Fall das Auslösemoment hinterlegt, das den Schieber leer nach hinten ausschwingen lässt.
Die Heron Robotunits GmbH aus dem österreichischen Lustenau setzt TPM-Getriebemotoren für ihre Lineartransfer-Einheiten für Sondermaschinen ein. „Bei einem Verfahrweg von 360 mm zwischen zwei Stationen erreicht unser Speed-Lineartransfer eine Taktzeit von unter 0,3 Sekunden“, lobt Christian Goritschnig, technischer Leiter bei Robotunits. Deren Produkte werden vor allem dort verwendet, wo ein Rundtakttisch zu wenig Freiraum für die Bearbeitungsstationen lassen würde.
Mit dem neuen Getriebemotor kann der Takt für die Transfereinheit beliebig gewählt werden, ebenso wie die Verfahrzeit und die Position des Werkstückträgers. Zum Positionieren genügt eine einzige Abfrage, was den Speed- Lineartransfer störungsunempfindlich und damit auch prozesssicher macht.
Abgesehen von den beschriebenen Anwendungen eignet sich der Getriebemotor für das Betreiben von Dosierpumpen, als Achsantrieb für Lackierroboter und als Schwenkantrieb, wie sie in der Produktion von optischen Medien und Halbleitern eingesetzt werden.
Zum Getriebemotor: Nicht halb so groß wie herkömmliche Elemente
Die Getriebemotoreinheit „Torque Planetary Motor“ (TPM) ist speziell für Anwendungen entwickelt worden, bei denen wenig Bauraum zur Verfügung steht. In ihr sind ein AC-Servomotor und ein spielarmes Präzisions-Planetengetriebe zu einer Einheit zusammengefasst, deren Baugröße weniger als 50 % der herkömmlichen Motor-Getriebekombinationen beträgt. Bei einer Baulänge von 186 mm bietet beispielsweise der TPM 50 ein maximales Abtriebsmoment von 500 Nm bei einem Massenträgheitsmoment von 2,9 kgcm². Als Beispiel für die Dynamik gibt der Hersteller an, dass mit einer Last von 150 kgcm² ein Schwenk um 180° in weniger als 150 ms zu erreichen sei. Der Getriebemotor ist mit genormtem Roboterflansch ausgestattet, so dass die Last ohne Kupplung direkt angebracht werden kann. Als Verdrehsteifigkeit gibt der Hersteller bis zu 88 Nm/arcmin an. Mit dem Präzisionsgetriebe liegt ihr Spiel unter 1 arcmin. Die Baureihe deckt mit vier Baugrößen den Bereich von 40 bis 500 Nm ab.
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