Torquemotoren optimieren Transportvorgänge bei der Airbagproduktion

Direktantrieb macht die Runde

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Für das rotatorische Direktantriebskonzept sprechen Drehmoment, Wiederholgenauigkeit sowie Kompaktheit und Integrierbarkeit, wenn die Drehzahl- und Drehmomentanforderungen der Applikation den Einsatz von Torqueantrieben zulassen. Die Investitionskosten sind nicht mehr höher als bei Kombinationen aus Servomotor und Getriebe, denn die für Direktantriebe notwendige Regelungs- und Bremstechnik entspricht dem heutigen Stand der Technik.

Voestalpine HTI, ein Produzent von Präzisionsstahlrohrprodukten für die Automobilindustrie und den Maschinen- und Anlagenbau, stellt auf Basis rotationssymmetrischer Umformung Airbagkomponenten her. Beim Transport der Werkstücke zwischen den verketteten Anlagenteilen ist eine schnelle Positionierung entscheidend. Aufgrund kurzer Verfahrstrecken bedeutet dies, dass besondere Anforderungen an Beschleunigungs- und Bremsleistung gestellt werden. Die Lösung, die auf Rundtischen des Lineartechnikspezialisten Hiwin basiert, wird im Folgenden näher vorgestellt:

Transportaufgabe
Airbagkomponenten wie Kaltgasbehälter finden in Beifahrer- bzw. Seitenairbags Anwendung. Sie werden mittels des HTI-Rotationsumformverfahrens aus einem Rohr gefertigt. In einem mehrstufigen Produktionsprozess stellt HTI die Gehäuse in einer eigens dafür konstruierten Anlage her; verwendet werden hierfür Stahl- und Aluminiumrohre. Während der Produktion müssen die Komponenten innerhalb der verketteten Anlage zur jeweils nächsten Fertigungsstation transportiert werden. Angestrebt wurde hierfür eine flexible Lösung, bei der sich während der Inbetriebnahme auch noch etwas ändern oder einfügen ließe. „Es muss die Möglichkeit bestehen, Zwischenhalte einzuplanen, um die Teile zu inspizieren“, so Dr. Rolf Weiel, Sprecher der Geschäftsführung von Voestalpine HTI. Anstelle von zweiachsigen Ladern entschied man sich für Rundtische auf Basis eines Torquemotors von Hiwin. Diese schwenken die Werkstücke auf einer senkrechten Kreisbahn von Station zu Station und können in jeder Position angehalten werden.
Elegante Lösung
Der Schwenkantrieb minimiert die Taktzeiten und hilft so, Zeit und Kosten zu sparen. Er verhindert außerdem Fliehkräfte, und transportiert Komponenten mit seinem Greifarm schonend und schnell zur nächsten Station. „Bei der hohen Dynamik durch den Beschleunigungs- und Bremsweg auf der kurzen Verfahrstrecke bestünde bei einer anderen Lösung die Gefahr, dass das Teil in die Luft geschleudert werden würde“, erklärt Weiel. Rundtische arbeiten dabei besonders schwingungs- und geräuscharm, ihre Wiederhol- und Positioniergenauigkeit ist besser als bei Motor-Getriebe-Kombinationen. Die Voraussetzung für den erfolgreichen Einsatz des Schwenkantriebs waren feste Abstände zwischen den Stationen.
Hohe Präzision und Dynamik
Torquemotoren werden vor allem in der Automations- und Werkzeugmaschinenbranche eingesetzt. Aufgrund ihrer hohen Dynamik und Wiederholgenauigkeit eignen sie sich besonders gut für Anwendungen, bei denen es auf Bewegungen mit hoher Präzision ankommt. Von Vorteil ist außerdem ihr mechanischer Aufbau: Wie konventionelle Antriebe bestehen Torquemotoren aus einem Stator- und einem Rotorteil, wobei die Konstruktion als Außen- oder Innenläufer ausgeführt sein kann. Die kompakte Bauform von Torquemotoren macht allerdings eine Vielzahl mechanischer Übertragungselemente überflüssig.
Bei einem rotatorischen Antriebssystem muss das Kräftegleichgewicht zwischen Antrieb und Last stimmen. Ist das Drehmoment des Antriebs größer als die Trägheit der Last, wird diese aus der Ruhelage beschleunigt und mit der gewünschten Dynamik und Geschwindigkeit bewegt. Hier ist das hohe Drehmoment von Torquemotoren (bis zu einige 1000 Nm), das aus dem größeren Durchmesser des Motors resultiert, von Vorteil. Torquemotoren zeichnen sich außerdem durch einen rucklosen Beschleunigungs- bzw. Bremsweg aus. Sie werden darüber hinaus in Hohlwellenausführungen geliefert und erlauben so eine einfache Durchführung von Medien, Kabelsystemen oder Mechaniken – die Kabelführung entfällt. Durch den Wegfall der verschleißanfälligen Getriebemechanik sind Getriebespiel und Elastizitätseffekte kein Thema. So verbessert sich die Standzeit der Antriebskomponenten.
Der Offenburger Lineartechnikspezialist lieferte nicht nur Torquemotoren, sondern stellte auch das gesamte Programm von Antriebssystemen zur Verfügung.
Halle 5, Stand 5501
Lineartechnik KEM 432
Torquemotoren KEM 433
Rundtische KEM 434
Direktantriebe KEM 435
Transportsystem KEM 436

Rundtische mit Torquemotor
Die Rundtisch-Baureihe TMS verfügt über ein Gehäuse aus eloxiertem Aluminium und kann optional auch in Schutzart IP65 geliefert werden. Dank dieser Kapselung eignen sich die Geräte z.B. für den direkten Einbau in Schleifmaschinen. Für höchste Wiederholgenauigkeit sorgen Präzisionslager und ein optisches Wegmesssystem. Zu den Ausstattungsoptionen gehören u.a. pneumatische und elektrische Klemmelemente. Kernstück der Rundtische sind die Torquemotoren der Baureihe TMR, die sich aus einem Stator und einem als Ringelement ausgeführten Rotor zusammensetzen. TMR-Motoren sind auf Wunsch als einbaufertige, wartungsfreie Motorelemente verfügbar.
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