Hallo Mechatroniker!

Willkommen zu einer neuen Ausgabe des SINADRIVES-Blogs mit dem Thema: Wettbewerbsfähigkeit

Mai 2021

Wir haben in den letzten 6 Monaten viele Themen angesprochen. Dies jedes Mal um Ihnen Hilfestellung zu geben wie ein Problem gelöst werden kann oder wie kann man die Anwendung verbessern. Der Markt wird immer anspruchsvoller und die Kunden fordern immer mehr Verbesserungen. Wer nicht entwickelt, nicht erneuert wird zurückbleiben und seine Wettbewerbsfähigkeit verlieren. Die europäischen Hersteller werden sich im Preiskampf mit den asiatischen Riesen schwertun: es bleibt also nur die Entwicklung und Erneuerung.
Innovation und Kreativität sind bei der Entwicklung von Maschinen zur Notwendigkeit geworden. Um dies gewährleisten zu können müssen Ingenieure und F & E-Techniker stets über alle Neuigkeiten, die es auf dem Markt gibt, informiert sein.

Im heutigen Kapitel möchten wir darüber sprechen, wie Sie die Genauigkeit und Wiederholbarkeit einer Anwendung verbessern können. Für den Fall, dass beide Konzepte für den Leser nicht klar sind, empfehlen wir das Lesen der entsprechenden Kapitel aus unserem Blog. In dem heutigen Artikel werden wir erklären, wie der Hersteller seine Maschine verbessern, wettbewerbsfähiger machen kann und ihm gleichzeitig neue Verkaufsargumente geben. Der damit verbundene Kostenaufwand wird minimal sein.

Als nächstes werde ich Ihnen einige Diagramme zeigen, wie die Konfiguration einer Maschine aussehen kann.

Auslegung einer Maschine mit linearem Positioniersystem mittels klassischem Spindelgetriebe

Hier ein klassisches lineares Positioniersystem mit Servomotor und Kugelumlaufspindel (Zeichnung 1). Der rotierende Servomotor (1) dreht die Spindelantrieb (3) und erzeugt durch Verbinden einer Mutter (4) eine lineare Verschiebungsbewegung des Schlittens (5). Die Position des Wagens wird durch den Encoder (7) bestimmt, der die Position dem Servoantrieb (6) mitteilt.

Es ist ein sehr beliebtes und zuverlässiges System. Es ist einfach, die Komponenten sind erschwinglich und bieten ein sehr gutes Preis-Leistungs-Verhältnis.

Zeichnung 1

Spindelgetriebe Positioniersystem

Die Genauigkeit dieser Auslegung hängt von der Summe der Genauigkeit aller Getriebekomponenten, des Spiels, der Fehlausrichtung, des Verschleißes, der Vibration usw. ab. Der Hauptpositionsfehler kann folgende Ursachen haben:
1. Kupplung (2): Lockerheit und Fehlausrichtung
2. Spindel (3): Steigungsfehler, absoluter Präzisionsfehler
3. Mutter (4): Spielfehler und Verschleißfehler
4. Fahrwagen (5): Ausrichtung zwischen Führungen und Spindel
5. Vibrationen und Knicken der Spindel für eine dynamische Positionierung


Die Präzision und Wiederholbarkeit dieser Auslegung kann verbessert werden indem wir Komponenten mit höherer Präzision einsetzen und die Ausrichtung während des Aufbaus genauer durchführen.

Auslegung einer Maschine mit linearem Positioniersystem mittels klassischem Spindelgetriebe und externem Geber

Im folgenden Diagramm (Zeichnung 2) sehen wir die gleiche Konfiguration wie in Bild 1, mit einem Unterschied: wir fügen wir einen linearen Encoder (8) hinzu, der die Position des Wagens direkt liest. Mit anderen Worten, Positioniergenauigkeit und Wiederholbarkeit hängen nicht von Getriebe, Spiel oder Verschleiß ab. In jedem Moment erhalten wir die reale Position des Wagens mit der gegebenen Präzision. Wir müssen nur die Auflösung und Präzision des Linearcodierers auswählen, um die erforderlichen Anforderungen zu erfüllen.

Zeichnung 2

Positioniersystem Spindelgetriebem un externer Geber

Lineargeber (8)

Diese Art der Auslegung wird seit mehr als 70 Jahren im Werkzeugmaschinenbereich eingesetzt und ist sehr zuverlässig. Der Servomotor-Encoder dient zur Drehzahlregelung und der Linear-Encoder zur Lageregelung. Alle auf dem Markt erhältlichen numerischen Steuerungen und Servoantriebe wissen, wie die Position beider Encoder zu interpretieren ist, und die Konfiguration dieser Schleife ist einfach und mehr als bewährt.
Um eine hervorragende absolute Präzision dieser Systeme zu gewährleisten, gibt es Kalibrierungsmethoden (Mapping) mit einem Interferometer (9). Die Kartierungsmethode ist ebenso sehr bewährt und bei hochpräzisen Maschinen sehr beliebt.

Auslegung einer Maschine mit linearem Positioniersystem mittels Linearmotor und externem Geber

Zeichnung 3

Positioniersystem Linearmotor und externer Geber

Laserinterferometer (9)

Mit einem Laserinterferometer werden die vom Lineargeber und vom Interferometer erzeugten Positionen verglichen und die Differenzen in eine Tabelle innerhalb der CNC- Steuerung eingetragen. Auf diese Weise korrigiert das numerische Steuergerät die absoluten Präzisionsfehler, die der Linearcodierer haben kann, Montagefehler und geometrische Präzisionsfehler. Typische Werte liegen normalerweise im Bereich von bis zu +/- 3 Mikrometern / Meter (Zeichnung 3).
Als einen Nachteil dieses Systems können wir den Kostenanstieg nennen, der durch den Linearcodierer, seine Montage und Ausrichtung verursacht wird. Das wiederum in einigen Fällen eine gewisse technische Schwierigkeit darstellen kann. Der Kalibrierungsprozess ist ebenfalls komplex und hängt von der Länge und Präzision des Herstellers ab.

Auslegung einer Maschine mit linearem Positioniersystem mittels Linearmotor und integriertem Geber

Durch den Einsatz der Linearmotorentechnologie verbessert der Maschinenbauer nicht nur die Präzision und Wiederholbarkeit. Es ist zu beachten, dass das neue Design die folgenden Vorteile bietet:
Größeren Mehrwert
Besseres Verkaufsgespräch
Vereinfachtes Design und Montage
Erhöhte Haltbarkeit
Wartungsreduzierung


In
diesem Video wird detailliert beschrieben, wie das Konzept eines Linearmotors funktioniert. Aus mechanischer Sicht ist es sehr leicht zu verstehen, es ist einfach und die Vorteile seiner Implementierung liegen auf der Hand. In Zeichnung 4 sehen Sie, wie sich die Anzahl der verwendeten Komponenten drastisch verringert und somit die Konstruktions- und Montagezeit verkürzt.

Zeichnung 4

Positioniersystem Linearmotor mit integriertem Getriebe

Linearmotor (10), Permanentmagnete (11)

Aus kinematischer Sicht führt die Komponentenreduzierung zur Reduzierung von Schwingungen, Bounces, Resonanzen und Eigenfrequenzen. Die Steifigkeitsbindungen können erheblich erhöht werden, wodurch insgesamt eine bessere Wellenleistung erzielt wird. All dies vereinfacht den Regelkreis und vermeidet unnötige Anpassungen in der Software. Inbetriebnahme-Techniker sind die ersten, die sehen, wie vereinfachte Mechanik es ihnen ermöglicht, die Inbetriebnahmezeiten zu verkürzen.

Zurück zum Thema dieses Artikels: Wettbewerbsfähiger durch mehr Präzision und Wiederholbarkeit. Der direkt mit dem System integrierte Linearencoder bietet die beste Lösung. Jede minimale Verschiebung des Wagens wird von der Steuerung erkannt und korrigiert. Der Regelkreis ist schneller, da keine Getriebe mehr den Positionsbezug zum Encoder des Servomotors zurückgeben müssen. Die Verbesserungen sind offensichtlich.

Wir von SINADRIVES helfen Ihnen beim Testen, um sich selbst von den Vorteilen dieser Lösung zu überzeugen. Eine höhere Präzision und Wiederholbarkeit machen Ihre Maschine wettbewerbsfähiger und so attraktiver für Ihre Kunden.
Wenn Sie weitere Informationen zum Thema Wettbewerbsfähigkeit brauchen, können Sie uns mit einem Kommentar in diesem Blog kontaktieren.

Gerne stehen wir Ihnen auch telefonisch und persönlich zu diesem und anderen Themen zur Verfügung.

Wir sehen uns in der nächsten Ausgabe. Bis dahin alles Gute!

Ihr SINADRIVES Team

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