Schneckengetriebe

Umsetzgeschwindigkeit dynamisch anpassbar

Die dynamische Anpassung der Umsetzgeschwindigkeit, die Minimierung von Taktzeiten sowie höhere Positioniergenauigkeit waren wesentliche Ziele für Haprotec bei der Entwicklung einer Drehumsetzer-Baureihe für die Elektronikfertigung. Mit einem Schneckengetriebe von Wittenstein wurden sie erfüllt.

Besonders leistungsfähig sind Drehumsetzer, die in zwei Ebenen arbeiten – eine für den Zuführ- und eine für den Rücktransport.

Das Schneckengetriebe V-Drive Basic bildet zusammen mit einem Servo-Synchronmotor Simotics S von Siemens eine hochperformante Antriebseinheit mit Leistungsreserven. Sie ermöglicht es, die Drehgeschwindigkeit flexibel an das jeweilige Werkstück und dessen Empfindlichkeit gegenüber Beschleunigungen anzupassen. Im Vergleich zu den anderen Umsetzern erreicht diese Motor-Getriebe-Kombination zudem – ohne messbare Abhängigkeit von der Beschleunigung und Geschwindigkeit der Drehbewegung – eine verbesserte Positionier- und Wiederholgenauigkeit. Getriebetechnisch maßgeblich verantwortlich hierfür ist die besondere Verzahnungsgeometrie des V-Drive Basic, die ihm einen hohen Wirkungsgrad beschert und es laufruhig und leise macht. Schließlich war auch die platzsparende Bauform des V-Drive Basic für Haprotec entscheidend.

Haprotec in Kreuzwertheim mit derzeit etwa 30 Mitarbeitern ist seit 15 Jahren in den Bereichen Systemautomation und Sondermaschinenbau tätig. Die Kernkompetenzen liegen bei Produktionsanlagen für Automotive-Komponenten, voll- und teilautomatisierten Montagezellen und -linien, optischen und mechanischen Prüfsystemen, medizintechnischen Handlingslösungen, Inline- und Offlinesystemen für die Elektronikfertigung sowie der dazugehörigen Softwareentwicklung. Drehumsetzer ergänzen das Portfolio von Liftern und Transfersystemen, mit denen Werkstückträger oder Masken in der Elektronikfertigung verschiedenen Bestückungs-, Fertigungs- und Prüfprozessen zugeführt werden. Beim kombinierten Drehen und Umsetzen wird das Förderobjekt, beispielsweise ein Lötrahmen, zunächst vor dem Umsetzermodul vereinzelt, danach von der Antriebseinheit in der Drehstation eingezogen, positioniert, mit einer sicheren, erschütterungsfreien Drehbewegung um 90 Grad umgesetzt und danach wieder ausgeschleust. Besonders leistungsfähig sind dabei Drehumsetzer, die in zwei Ebenen arbeiten – eine für den Zuführ- und eine für den Rücktransport.

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Bei der Entwicklung des neuen Drehumsetzers für Werkstückträger mit einem Gesamtgewicht bis 15 Kilogramm war es Ziel, die eigentliche Drehbewegung – und damit die Performance des gesamten Moduls – weiter zu optimieren. Eine mögliche Effizienzverbesserung sah Haprotec in der werkstückabhängigen Dynamisierung der Drehbewegung sowie in der Erhöhung von Leergeschwindigkeiten beim Rückstellen der Dreheinheit. Die sollte eine deutliche Reduzierung der Taktzeit ergeben und somit eine bessere Durchsatzleistung. Dabei musste die neue Antriebslösung vom Bauraum her so in die Einhausung passen, dass auf der unteren Ebene – ohne Veränderung der Bauhöhe und unabhängig von einer möglicherweise vorgeschalteten Fremdanlage – ein Rücktransport der Werkstückträger möglich ist.

Christian Happ von Haprotec übernimmt das Antriebspaket mit dem einstufigen V-Drive Basic in der Übersetzung 40 in die Serie. (Bilder: Wittenstein)

Seitens Siemens wurde für diese Aufgabenstellung ein Servomotor Simotics S mit dem Umrichter Sinamics V90 ausgewählt, der die Voraussetzungen für das dynamische und exakte Positionieren sowie die präzise Bewegungsführung des Drehumsetzers erfüllt. Mit dem Schneckengetriebe V-Drive Basic von Wittenstein alpha in Vollwellenausführung werden diese Leistungsmerkmale in vollem Umfang für den dynamischen Drehumsetzer bereitgestellt. Ermöglicht wird dies durch eine neugestaltete Evolventenverzahnung der Getriebeschnecke. Die Genauigkeit der Drehbewegung verändert sich bei unterschiedlichen Drehgeschwindigkeiten nicht erkennbar. Schließlich überzeugt das V-Drive Basic aufgrund der geometrischen Auslegung und fertigungstechnischen Ausführung der Verzahnung auch durch eine hohe Drehmomentreserve, die das Leistungspotenzial des Servomotors in vollem Umfang für den Drehumsetzer nutzbar macht. Bei aller Dynamik verhalte sich das Schneckengetriebe akustisch dezent, betont der Hersteller.

Für jeden Werkstückträger sind im Automatisierungssystem – oder auf höherer Ebene im Anlagenleitsystem – maximal zulässige Werte für die Beschleunigung und die Geschwindigkeit der Drehbewegung hinterlegt. Die Dreheinrichtung greift auf diese Daten zu und kann unterschiedlichste Werkstückträger in jeweils kürzester Zeit bewegen. Darüber hinaus führt der Umsetzer Leerfahrten mit maximaler Geschwindigkeit aus – was ebenfalls erheblich zur Verringerung der Taktzeiten und Optimierung der Durchsatzleistung beiträgt. Schließlich machen auch die hohen dynamischen Reserven der Motor-Getriebe-Einheit den neuen Drehumsetzer von Haprotec für den Endkunden zu einem zukunftssicheren Handlingmodul.

pb

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