Online-Tools unterstützen Konstrukteure

Digitaler Helfer für synchronisierte Bewegung

Online-Unterstützung für Konstrukteure. Online-Tools vereinfachen den gesamten Prozess von der Auslegung bis hin zur Inbetriebnahme – auch von synchronisierten Lineareinheiten. Mit der geeigneten Software lassen sich so schnell und einfach tragfähige Automationslösungen für Mehrachsportale und Pick-and-Place-Aufgaben realisieren.

Für 3D-Raumportale stehen Kombinationen von Linearachsen zur Verfügung, mit denen anspruchsvolle Positionieraufgaben in drei Dimensionen darstellbar sind. © Item

In der Prozessautomation werden unterschiedliche Anforderungen an Lineareinheiten gestellt. Aspekte wie Geschwindigkeit, Nutzlast, Genauigkeit, Hublänge, Zuverlässigkeit und Robustheit sowie Einsatzgebiet und Einschaltdauer, bestimmen die Auswahl und Auslegung. Online Tools bieten Unterstützung bei der komplexen Auswahl, Auslegung und Konfiguration von mechanischen Komponenten und Systemen. Für manche Anwendungen ist eine parallele Anordnung von Lineareinheiten notwendig, wenn etwa 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, die die gesamte Synchronisierung regelt. Einfacher ist es aber, die Lineareinheiten über eine Welle miteinander zu verbinden und einen einzigen Motor einzusetzen. Die Auslegung ist dann allerdings komplex. „Mit dem Item Motion Designer gelingt Automation ganz leicht“, so Uwe Schmitz, Teamleiter Produktmanagement item linear motion units bei Item. „Ein einziges Online-Tool deckt verschiedene Automationsaufgaben ab, perfekt abgestimmt auf die individuellen mechanischen und elektrischen Anforderungen.“

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Mechanisch synchronisierte Lineareinheiten lassen sich mit dem Motion Designer abgestimmt auf die Transportaufgabe auslegen. Das intelligente Programm ermittelt die Kombination aus zwei Lineareinheiten und einer Synchronwelle, die den parallelen Lauf von zwei Schlitten beziehungsweise von zwei Lineareinheiten ermöglicht. „Der Systembaukasten bietet für eine Vielzahl von Lineareinheiten fertige Lösungen an“, erklärt Uwe Schmitz. „Diese bestehen aus Kupplungen, die zwischen zwei Lineareinheiten montiert und mit einer Synchronwelle verbunden werden.“ Die Kupplungen sind dabei auf die Lineareinheiten abgestimmt. Zwei metallische Klauen umschließen einen Kupplungszahnkranz aus Kunststoff, der axialen und radialen Versatz ausgleicht.

2D-Flächenportale in Anlagen zum Bedrucken oder Prüfen von Oberflächen lassen sich schnell und einfach mit den Item-Komponenten umsetzen. © Item

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 Pick-and-Place-Systeme konstruieren, bei denen Greifer und Werkzeuge für die Bearbeitungsaufgaben an Schlitten und Trägerprofilen befestigt sind.

Komplexe Aufgabe
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. „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.

Mit der 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 Motion Designer errechnet beispielsweise die maximalen Drehmomente und empfiehlt die Lösung mit der passenden Kupplung“, so Uwe Schmitz. 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 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. as

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