Online Tools unterstützen Konstrukteure
Lineartechnik spielt bei der Automatisierung von Produktionsprozessen eine große Rolle. Gefordert werden leistungsstarke Lösungen, die den wachsenden Anforderungen hinsichtlich Effizienz, Zuverlässigkeit, Belastungsfähigkeit und Präzision gerecht werden. Für die Konfiguration dieser meist komplexen Systeme ist profundes Expertenwissen nötig. Online Tools vereinfachen den gesamten Prozess von der Auslegung bis hin zur Inbetriebnahme von Lineareinheiten und unterstützen Konstrukteure erheblich bei ihrer Arbeit. Mit der geeigneten Software lassen sich auch tragfähige Automationslösungen für Mehrachsportale und Pick-and-Place-Aufgaben schnell und komfortabel realisieren. Synchronisierte Lineareinheiten sind hier häufig das Mittel der Wahl, um Anwendungen zu ermöglichen, bei denen parallele Bewegungen von Schlitten oder Auslegern erforderlich sind.
In der Prozessautomation werden unterschiedliche Anforderungen an Lineareinheiten gestellt. Die Aspekte Geschwindigkeit, Nutzlast, Genauigkeit, Hublänge, Zuverlässigkeit und Robustheit sowie weitere Rahmenbedingungen, wie Einsatzgebiet und Einschaltdauer, bestimmen die Auswahl und Auslegung von Lineareinheiten und -führungen, Antriebselementen, Motoren, Steuerungen sowie passendem Zubehör. Die geeignete Lineareinheit mit entsprechenden Antriebskomponenten zu ermitteln, ist daher eine komplexe und zeitaufwändige Aufgabe für Konstrukteure. Dabei erlangt die Digitalisierung eine immer größere Bedeutung: Online Tools bieten die perfekte Unterstützung bei der Auswahl, Auslegung und Konfiguration von mechanischen Komponenten und Systemen. Konstrukteure erhalten damit in kürzester Zeit eine anwendungsspezifische Lösung für ihre Transportaufgabe.
Einsatz synchronisierter Lineareinheiten
Für manche Anwendungen ist eine parallele Anordnung von Lineareinheiten notwendig, wenn beispielsweise eine synchrone Bewegung beider Einheiten in einer Ebene gefordert ist. Um dies technisch zu realisieren, wäre es möglich, jede Lineareinheit mit einem eigenen Antrieb auszustatten und eine SPS zu installieren, welche die gesamte Synchronisierung regelt. Einfacher und kosteneffizienter ist es aber, die Lineareinheiten über eine Welle miteinander zu verbinden und einen einzigen Motor einzusetzen. Die Auslegung ist dann allerdings komplex, da zu der geeigneten Lineareinheit inklusive Antriebskomponenten auch die passenden Kupplungen und Antriebswellen ausgewählt werden müssen. Darüber hinaus ist es notwendig, die Momentbelastung beim Beschleunigen und Abbremsen zu ermitteln. „Mit dem item MotionDesigner® gelingt Automation ganz leicht“, so Uwe Schmitz, Teamleiter Produktmanagement item linear motion units® bei der item Industrietechnik GmbH. „Ein einziges Online Tool deckt verschiedene Automationsaufgaben ab, perfekt abgestimmt auf die individuellen mechanischen und elektrischen Anforderungen.“ Mechanisch synchronisierte Lineareinheiten lassen sich mit dem item MotionDesigner® einfach und abgestimmt auf die Transportaufgabe auslegen. Das intelligente Programm ermittelt die perfekte Kombination aus zwei Lineareinheiten und einer Synchronwelle, die den parallelen Lauf von zwei Schlitten beziehungsweise von zwei Lineareinheiten ermöglicht. „Der item Systembaukasten bietet für eine Vielzahl von Lineareinheiten fertige Lösungen an – die item Synchronisationssätze“, erklärt Uwe Schmitz. „Diese bestehen aus Kupplungen, die zwischen zwei Lineareinheiten montiert und mit einer Synchronwelle verbunden werden.“ Die Kupplungen sind dabei perfekt auf die Lineareinheiten abgestimmt. Zwei metallische Klauen umschließen einen Kupplungszahnkranz aus Kunststoff, der axialen und radialen Versatz ausgleicht. Ein weiterer Vorteil dieser Kupplung ist, dass sie rotatorische Bewegungen dämpft. Darüber hinaus hält sie den vorliegenden Drehmomenten dauerhaft stand.
Einsatz der Lineareinheiten für Portallösungen
Zur Automatisierung von Produktionsprozessen mit parallelen Lineareinheiten bieten sich unterschiedliche Portallösungen an. Das sind Kombinationen von Lineareinheiten, mit denen sich zahlreiche Aufgaben realisieren lassen, beispielsweise die Ansteuerung verschiedener Punkte in einer Ebene durch ein Werkzeug. Zwei Achsen verlaufen dann parallel und sind durch eine Synchronwelle verbunden. Eingesetzt werden diese 2D-Flächenportale zum Beispiel in Anlagen zum Bedrucken oder Prüfen von Oberflächen. Dabei bewegen sich Taster, Sensoren oder Druckköpfe präzise über einen großen Bereich hinweg. Auch für 3D-Raumportale stehen ideale Kombinationen von Linearachsen zur Verfügung. Anspruchsvolle Positionieraufgaben sind damit in drei Dimensionen darstellbar. Mit synchronisierten Linearachsen lassen sich beispielsweise zahlreiche Pick-and-Place-Systeme konstruieren, bei denen Greifer und Werkzeuge für die Bearbeitungsaufgaben an Schlitten und Trägerprofilen befestigt sind.
Eine komplexe Aufgabe mit hohem Fehlerpotenzial
Bei der Auslegung synchronisierter Linearachsen müssen Konstrukteure viele Einflussfaktoren berücksichtigen. Die Einbaulage, dynamische Parameter, auftretende Lasten und Kräfte spielen eine große Rolle. Abhängig von der maximal möglichen Drehzahl ist die Länge der Synchronwelle festzulegen. Auf der Basis von Datenblättern lassen sich Drehmomente errechnen und geeignete Kupplungen auswählen. Um ein optimal funktionierendes System zu erhalten, müssen die ausgewählten Komponenten auch mechanisch kombinierbar sein. Konstrukteure stehen vor einer komplexen Aufgabe, die neben umfangreichem Expertenwissen viel Zeit erfordert. „Häufig wird die Lineareinheit basierend auf entsprechenden Eckpunkten ausgelegt und dabei aus Sicherheitsaspekten eher überdimensioniert“, erklärt Uwe Schmitz. „Eine großzügige Auslegung geht aber mit einem Mehraufwand an Kosten einher.“ Ist die Anlage dagegen nicht ausreichend dimensioniert, sind Defekte, Ausfallzeiten und ineffiziente Prozesse das Resultat. Stimmen Maße zur Verschraubung oder Passungen nicht oder passen die einzelnen Komponenten nicht zusammen, muss im Nachhinein ein erhöhter Aufwand betrieben werden, um die Fehler durch eine maschinelle Nachbearbeitung zu korrigieren.
Optimale Unterstützung bei der Auslegung
Mit der perfekten Auslegung der Lineareinheiten sind Geschwindigkeit, Präzision und Traglast optimiert und die Anlage kann dauerhaft effizient betrieben werden. Das Online Tool von item bietet Erleichterung bei der Dimensionierung und Auswahl der Bauteile. „Der item Motion Designer® errechnet beispielsweise die maximalen Drehmomente und empfiehlt die Lösung mit der passenden Kupplung“, so Uwe Schmitz. „Auch kennt das intelligente Programm den Zusammenhang zwischen Länge der Synchronwelle und Maximalgeschwindigkeit der synchronisierten Linearachsen.“ Der item MotionDesigner® ermittelt die erforderliche Länge der Synchronwelle und auch die Abmessungen einer eventuell gewünschten Einhausung. Da die Last zwischen den beiden Schlitten synchronisierter Lineareinheiten ungleichmäßig verteilt sein kann, liefert das Programm eine detaillierte Abbildung der auftretenden Kräfte und berücksichtigt die Momentbelastung beim Beschleunigen sowie Abbremsen. Über die Vergleichsfunktion der Software sind sowohl die technischen Anforderungen sichtbar, die durch die Eingaben definiert wurden, als auch die technische Spezifikation der Anlage, die item empfiehlt. Der Konstrukteur hat die Wahl zwischen der Anlage, die genau seinen Anforderungen entspricht, und Alternativen, die mehr Leistungsreserven bieten. item automatisiert und vereinfacht damit die Spezifikation von Anlagen erheblich und stellt eine optimal dimensionierte Gesamtlösung inklusive Synchronisationssatz, Motor, Getriebe und Steuerung zur Verfügung. Automatisch erstellt der Designer eine komplette Dokumentation mit sämtlichen technischen Angaben und CAD-Daten. Darüber hinaus kann der Konstrukteur auf zahlreiche Anwendungsbeispiele inklusive Konstruktionsdaten zurückgreifen, die item zur Verfügung stellt.
Vereinfachte Inbetriebnahme
Die bei der Auslegung generierten Daten sind bei der Inbetriebnahme mit der Software item MotionSoft® direkt verfügbar. Das Programm ermittelt automatisch die optimalen Reglereinstellungen und überprüft im Testlauf die Abstimmung der parallelen Lineareinheiten. Damit gelingt die Inbetriebnahme des Systems aus synchronisierten Lineareinheiten innerhalb weniger Minuten. Über die Online-Hilfe erhalten Anwender umfangreiche Unterstützung und konkrete Antworten auf alle Fragen in den Bereichen Parametrierung und Inbetriebnahme.
Umfang: 8.583 Zeichen inklusive Leerzeichen
Datum: 27. April 2020
Bilder: 3
Bildunterschrift 1: 2D-Flächenportale in Anlagen zum Bedrucken oder Prüfen von Oberflächen lassen sich schnell und einfach mit den item Komponenten umsetzen. Quelle: item
Bildunterschrift 2: Für 3D-Raumportale stehen ideale Kombinationen von Linearachsen zur Verfügung, mit denen anspruchsvolle Positionieraufgaben in drei Dimensionen darstellbar sind. Quelle: item
Bildunterschrift 3: Mit der Inbetriebnahmesoftware item MotionSoft® werden automatisch die optimalen Reglereinstellungen für die mechanisch synchronisierten Linearachsen festgelegt. Quelle: item
