Lineareinheiten in Modulbauweise und als Komplettsysteme

Präzision en miniature

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Ständig steigende Ansprüche an Komfort und Bedienerfreundlichkeit und immer kürzere Entwicklungs- und Realisierungsintervalle fordern Planer und Hersteller von Fertigungs-, Automations- und Montageanlagen zunehmend bis an die Grenzen des Machbaren heraus, vor allem bei Lineareinheiten. Gleichzeitig steigen die Anforderungen an Quali-tät, Baugröße wie auch an die Genauigkeit der Automations- und Fertigungsanlagen und der darin eingesetzten Komponenten.

Der Autor Alexander Fausel ist Mitarbeiter im Vertrieb der Lehmann Präzision GmbH, Hardt

Das Baukastensystem von Lehman wird dem Trend der Modultechnik bei Lineareinheiten gerecht. In diesem Baukasten sind alle zum Betrieb erforderlichen Bauteile in der Führung integriert. Das Miniatur-Präzisionsführungs-Konzept beinhaltet fünf Vorzugsreihen von 22 mm Führungsbreite und max. 60 mm Nutzhub, bis 150 mm Breite und max. 600 mm Nutzhub.
Aufbau
Die Grundplatten bestehen aus Aluminium, rundum spanend bearbeitet, was eine ebene Aufspannfläche gewährleistet. Werkstoffe wie Stahl oder Edelstahl sind verfügbar. Die in der Grundplatte montierten Miniaturprofilschienen erhöhen zusätzlich die Steifigkeit.
Bei der Miniaturprofilschiene handelt es sich um ein Kugelumlaufsystem mit zwei Kugelreihen. Sie stehen im Vierpunktkontakt zur Laufbahn und übertragen die Kräfte in einem Druckwinkel von 45°. Die Baugrößen 100 nehmen Kräfte bis max. 9 700 N wie auch Momente bis max. 300 Nm um alle Achsen auf. Die Verwendung von rostfreiem Stahl mit Dichtlippen am Führungswagen ermöglichen einen störungsfreien Betrieb bei ungünstigen Umgebungsbedingungen. Durch diesen konstruktiven Aufbau erreichen die Miniatur-Präzisionsführungen dieses Herstellers eine Ablaufgenauigkeit kleiner 0.01 mm/100 mm bei kleinsten Einbaumaßen.
Die Miniaturprofilschiene ist mit einer Langzeitschmierung ausgerüstet, lässt sich aber auch nachschmieren. Die Nachschmierfristen richten sich nach Verfahrwegen, Zyklen und Umgebungsbedingungen. Die Führungen erreichen eine Ablaufgenauigkeit kleiner 0.01 mm/100 mm bei kleinsten Einbaumaßen.
Um im täglichen Einsatz die Spindel und Miniaturprofilschiene vor Verschmutzung zu schützen, sind sie mit Blechabdeckungen oder mit Faltenbalg ausgeführt. Bei der Baugröße bei der 22-mm- und 40-mm- Führung kann kein Faltenbalg verwendet werden. Dort wird ein speziell entwickelter Faltenteppich eingesetzt.
Befestigt wird die Schlitteneinheit über die in dem Grundelement eingebrachten Durchgangs- und Gewindebohrungen. Beim Aufbau von zwei Schlitten der selben Baugröße ist eine direkte Kreuzmontage möglich. Bei unterschiedlichen Baugrößen ist eine „Schlitten-auf-Schlitten-Montage“ direkt, oder mit Standard-Adapterplatten auszuführen. Besondere Vorteile im Hinblick auf die Kreuzmontage bietet das Verbinden und Positionieren der Führungen mit Hilfe von Passstiften.
Schlittenantrieb
Die Verfahrbewegung des Schiebeteils wird standardmäßig von einem geschliffenen Präzisions-Kugelgewindetrieb übernommen. Die Mutter der Gewindespindel ist vorgespannt, spielfrei und mit interner Kugelrückführung ausgeführt, wodurch eine höhere Steifigkeit wie, auch eine hohe Positionier- und Wiederholgenauigkeit des gesamten Systems erreicht wird. Je nach Anforderung betreffend Geschwindigkeit wird die Spindel mit verschiedenen Steigungen von 0.5 bis 10 mm bei maximaler Steigungsgenauigkeit 23 µm/300 mm geliefert. Ab einer Führungsbreite von 40 mm wird antriebsseitig die Spindel mit vorgespannten Axialschrägkugellagern gelagert. Bei der Führung mit 22 mm Breite werden aufgrund der kompakten Baumaße für die Festlagerung spezielle auf die Miniaturführung abgestimmte Rillenkugellager eingesetzt. Die Loslagerung wird generell mit Rillenkugellagern ausgeführt. Durch diesen Aufbau der Schlitten sind je nach Anwendungsfall Beschleunigungen bis 12 m/s² und Geschwindigkeiten bis 30 m/min problemlos möglich.
Für Einsatzfälle, die über die Leistung des Kugelgewindetrieb hinaus gehen, wird die Miniatur-Präzisionsführung mit Planetenrollengewindetrieben ausgerüstet. Sie ist daher auch bei widrigen Umgebungsbedingungen problemlos einsetzbar, was für High-Tech-Anwendungen eine unabdingbare Forderung ist. Durch die verschiedenen Antriebsarten erhält man mit der Miniatur-Präzisionsführung eine Systemlösung mit maximaler Flexibilität.
Mini-Schalter als Sicherung
Als Überlaufsicherung und Referenzschalter gibt es berührungslose, elektronische Mini-Schalter. Sie stellen die wichtigste Sicherung der motorisch getriebenen Miniatur-Präzisionsführung dar. Durch ihre Wiederholgenauigkeit von 0,01 mm, wie auch hohe Schaltgeschwindigkeit bis zu 2 kHz gewährleisten sie einen störungs- und verschleissfreien Betrieb.
Der Antriebsmotor ist in axialer Richtung angeflanscht und über eine Kupplung mit der Spindel verbunden, diese überträgt das Drehmoment spielfrei, koppelt die Antriebseinflüsse auf die Führung aus und vereinfacht die Wartungs- und Servicearbeiten. AC-Servomotoren wie auch Schrittmotoren stehen zur Verfügung. Diese werden ab Werk ohne zusätzliche Kosten auf die Miniaturführung abgestimmt.
Zur Wegmessung und Positionserfassung dient standardmäßig der am Motor integrierte Drehgeber oder Resolver, dieses Konzept ermöglicht ohne zusätzliche Längenmess-Systeme eine Positoniergenauigkeit von kleiner 0,01 mm.
Sollte eine höhere Genauigkeit erforderlich sein kann die Miniatur-Präzisionsführung mit einem direkten Längenmess-System an den dafür vorgesehen Montagebohrungen am Grundelement ausgestattet werden.
CNC-Steuerung
Die Steuerung der Miniaturführungssysteme übernimmt ein spezielles Steuerungskonzept. Es ist vielfach bewährt und setzt Maßstäbe in Leistung und Funktionalität. Im Mittelpunkt dieses Konzeptes steht die 2½ D-Bahnsteuerung LS 400 zur Steuerung und Überwachung aller Abläufe. Von bis zu 8 Achsen können wahlweise 2 aus 8 Achsen zirkular interpolieren. Aufgebaut ist die Steuerung als 4 HE Einschub 19“. Bei kleineren Antriebsmomenten können bis zu drei Antriebsleistungsteile gleich in die Steuerung integriert werden.
Für kostenoptimierte Anwendungen steht die 3-Achsensteuerung LS 300 mit Zirkularinterpolation als 2 ½ D-Bahnsteuerung mit 20 Ein- und 32 Ausgängen zur Verfügung. Die Programmierung kann über die Front-Folientastatur oder auch über einen externen PC erfolgen.
Die 1-Achsteuerung LS5 als Einbau-Aufschnappmodul mit integrierter SPS für Servo- und Schrittmotorantriebe rundet das Steuerungskonzept nach unten ab. Diese Steuerung wird bei Programmabläufen eingesetzt, bei denen sich die Positionsparameter nicht ständig ändern. Zur Programmierung und zur Positionsanzeige wird ein PC verwendet, auf den im Betriebsmodus verzichtet werden kann.
Ausführliche Informationen
Miniatur-Präzisionsführung MPF
KEM 557
Bahnsteuerung LS 400
KEM 558
Internet
Präzision im Profil
Das 1977 gegründete Unternehmen hat sich auf die Entwicklung und Produktion hochpräziser Dreh-, Fräs- und Schleifteile spezialisiert. Heute produziert das Unternehmen neben der reinen Teilefertigung im Kundenauftrag komplette feinmechanische Baugruppen einschließlich der Steuerungs- und Regeltechnik. Eigene Produkte sind:
n Miniatur-Präzisions-führungen
n Hochpräzisionsführungen mit Luftlagertechnik
n Luftgelagerte HF-Spindeln
n Geräte und Systeme für die Steuerungs- und Regelungstechnik
Des weiteren stellt das Unternehmen Sondermaschinen mit den zuvor genannten Komponenten her.
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