Die Schwenkeinheit SRM ist besonders robust und besitzt eine hohe Leistungsdichte. Bei der Größe der Mittenbohrung definiert sie neue Maßstäbe. - (Bild: Schunk)
Ob hohe Lasten oder kurze Taktzeiten – in Handhabung und Montage müssen Drehmodule und Schwenkeinheiten immer höhere Leistungen bringen. Systematisch hat das Unternehmen Schunk daher in den vergangenen Jahren sein Modulprogramm für rotative Bewegungen ausgebaut und um dynamische, intelligente und adaptierbare Komponenten erweitert. Jüngster Spross im Pneumatiksegment ist die Baureihe SRM. Die Hochleistungsschwenkeinheit könnte, so das Unternehmen, schon bald zum neuen Standard beim pneumatischen Schwenken bis 180 Grad avancieren.
Wie groß ist die Mittenbohrung?
Anders als vorhandene pneumatische Schwenkeinheiten am Markt besitzt das leistungsdichte Modul eine Kombination aus hohen Drehmomenten und Massenträgheitsmomenten bei kurzen Schwenkzeiten, großer Mittenbohrung, robuster Lagerung und zugleich schlanker Störkontur.
Bei der Entwicklung des Hochleistungsmoduls hat der Spezialist für Greifsysteme und Spanntechnik moderne Simulationstechnologien eingesetzt, mit denen erstmals auch Reaktionskräfte, Druckverläufe, Auftreffgeschwindigkeiten, kinetische Energien sowie Antriebsenergien erfasst wurden. Neue Dämpfer und spezielle Kolbendichtungen sowie eine Viton-/FKM-Abdichtung bilden die Grundlage für ein umfangreiches Leistungspaket. Das Schwenkmodul eignet sich damit auch für den Einsatz in Umgebungen mit aggressiven Medien.
Eine sowohl in achsialer als auch in radialer Richtung spielfrei vorgespannte Lagerung ermöglicht ihm, besonders hohe Momente und Querkräfte aufzunehmen. Da die innenliegenden Dämpfer bereits voreingestellt sind, muss der Produktioner bei der Inbetriebnahme meist nur noch die Drosseln einstellen. Werden die innenliegenden Stoßdämpfer gewechselt, bleiben sowohl der Schwenkwinkel als auch die Dämpferhubeinstellung erhalten, wodurch Wartungsarbeiten schnell erledigt sind.
Wie unterscheiden sich die pneumatische und elektrische Drehdurchführung?
Mit der Baureihe SRM können Anlagen kleiner dimensioniert, Taktzeiten verkürzt, die Präzision verbessert sowie die Lebensdauer verlängert werden. Die hohe Leistungsdichte bietet sehr gute Voraussetzungen für kompakte und zugleich wirtschaftliche Lösungen. Konsequent modular aufgebaut gewährleistet die Schwenkeinheit eine maßgeschneiderte Auslegung. Die große Mittenbohrung erlaubt es, Pneumatikleitungen und vorkonfektionierte Kabel mit angegossenen Steckern durchzuführen.
Noch mehr Komfort bieten die pneumatische oder elektrische Drehdurchführung: Kommt die pneumatische Mediendurchführung zum Einsatz, bleibt die große Mittenbohrung vollständig erhalten. Bei der elektrischen Drehdurchführung wiederum lassen sich die Sensorkabel unmittelbar am Modul einstecken. Dabei vereinfacht eine farbliche Codierung der Steckverbinder die Inbetriebnahme und die Zuordnung der Signale. Sollte es trotz aller Umsicht zu einem Kabelbruch kommen, können auch einzelne Kabel ersetzt werden, ohne die komplette Drehdurchführung zu tauschen.
Die Hochleistungsschwenkeinheit gibt es zunächst in den Baugrößen 14, 16, 25 und 40 für Schwenkwinkel von 0°/180°, 0°/90° beziehungsweise frei einstellbar für Schwenkwinkel zwischen 0 und 180 Grad. In Baugröße 40 sind Drehmomente bis 23,7 Nm und Massenträgheitsmomente bis 7 kgm2 möglich. Das sind fast 20 Prozent mehr Drehmoment als beim bisherigen Topmodell des Unternehmens.
Schwenkmodul mit 24-Volt-Technologie
Die zweite Entwicklung ist das mechatronische Schwenkmodul ERP. Statt wie bei pneumatischen Schwenkmodulen immer wieder umständlich Drosseln einzustellen und Stoßdämpfer zu wechseln oder wie bei elektrischen Drehmodulen immer wieder neue Verfahrsätze aufzuspielen, können Anwender nun zur einfacheren und kostengünstigeren elektrischen Alternative greifen.
Mit der verschleißarmen Komponente kommt der Hersteller den Forderungen der Industrie entgegen, dass Anlagen möglichst störungs- und im Idealfall auch weitgehend wartungsfrei laufen müssen. Größter Knackpunkt bei pneumatischen Schwenkmodulen waren bislang die auf Seiten des Inbetriebnehmers erforderliche Geduld, Erfahrung und Fingerspitzengefühl sowie der Verschleiß der Stoßdämpfer. Bis heute werden pneumatische Schwenkmodule immer wieder überlastet, aufgrund mangelnder Kenntnis und Geduld oder aufgrund der hohen Taktzeitforderungen. Während korrekt eingestellte pneumatische Schwenkeinheiten sich dadurch auszeichnen, dass kein mechanisches Schlagen zu hören oder Stoßschwingungen wahrzunehmen sind, erzeugen überlastete Einheiten Schläge und zum Teil erhebliche Vibrationen des Gesamtsystems. Die Folge: Stoßdämpfer verschleißen vorzeitig, es kommt zu ungeplanten Anlagenstillständen. Es können sogar andere Anlagenbauteile, wie etwa empfindliche Kamerasysteme, durch die permanenten Schwingungen in Mitleidenschaft gezogen werden.
Wie funktioniert die Auto-Learn-Funktion des Schwenkmoduls?
Genau hier setzt die Idee des neuen Mechatronikschwenkmoduls an: Im Gegensatz zu pneumatischen Schwenkeinheiten kommt die 24V-Komponente ohne hydraulische Stoßdämpfer aus. So entfällt das Einstellen der Stoßdämpfer und damit die Hauptfehlerquelle beim Schwenken. Eine intelligente Auto-Learn-Technologie sorgt stattdessen automatisch dafür, dass das Bewegungsprofil stets an das jeweilige Teilegewicht angepasst wird. Zur Inbetriebnahme wird die 24V-Komponente einfach über digitale I/O mit der Steuerung verbunden und bei Bedarf die Endlage mechanisch feineingestellt (+/- 5 Grad). Alles andere übernimmt die integrierte Auto-Learn-Technologie.
Drei bis fünf Schwenkbewegungen genügen, um die Programmierung abzuschließen. Dabei ist das Bewegungsprofil als Rampe angelegt. Abhängig vom Schwenkwinkel und dem Gewicht des Schwenkaufbaus beschleunigt und bremst die direktangetriebene Rotationseinheit also automatisch. Schläge und Schwingungen sowie eine unkontrollierte Fahrt mit Maximalgeschwindigkeit sind somit ausgeschlossen. Das minimiert den Geräuschpegel sowie den Verschleiß und macht den Einsatz hydraulischer Stoßdämpfer überflüssig. Zugleich sind besonders kurze Reaktions- und Verfahrzeiten möglich. Ändert sich das Teilegewicht im laufenden Prozess, passt das Modul sein Bewegungsprofil automatisch an, ohne dass der Bediener eingreifen muss. Die Geschwindigkeit lässt sich am Gehäuse über einen Drehschalter regulieren. Angesteuert wird das Module über digitale I/O, so dass es mit sämtlichen Steuerungen kompatibel ist und pneumatische Module ersetzen kann. Das 24V-Drehmodul gibt es im ersten Schritt in Baugröße 25 für Massenträgheitsmomente bis 0,1 kgm2 mit einem Schwenkwinkel von 45, 90 oder 180 Grad. Die Wiederholgenauigkeit beträgt +/- 0,01 Grad. Die Version mit Drehdurchführung ermöglich Drehzahlen bis 250 min-1.
fluid hakt nach
Drei Fragen an Prof. Dr.-Ing. Markus Glück, Geschäftsführer Forschung & Entwicklung bei Schunk
Ist das Potenzial beim rotativen Bewegen schon ausgeschöpft oder haben Sie weitere Entwicklungen im Projektstatus?
Wir erleben aktuell eine Phase rasanter technologischer Innovation. Hochautomatisierte, vernetzte Produktionssysteme bestimmen die intelligente Produktion und halten Einzug in den Fertigungsstätten. Der Markt fordert Schwenkeinheiten, die sich zügig und intuitiv ohne besondere technische Detailkenntnisse in Betrieb nehmen lassen. Schwenkeinheiten von morgen müssen sich zudem selbsttätig an Belastungssituationen und Einsatzszenarien anpassen.
Leistungsdichte und Sensitivität von Dreh- und Schwenkmodulen werden weiter steigen. Wie steht es um die Intelligenz der Module?
In Zukunft wird eine kontinuierliche Systemdiagnose den ordnungsgemäßen, optimalen und ressourcenschonenden Einsatz von Schwenkeinheiten bei höchster Dynamik absichern. Inbetriebnehmer werden künftig von integrierten Sensorsystemen auf einfache Weise unterstützt. Mehr noch: Beim smarten Drehen und Schwenken wird künftig der komplette rotative Prozess überwacht und die Anlagensteuerung sowie Peripherieeinheiten in Echtzeit mit entsprechenden Prozessdaten versorgt.
Welchen konkreten Nutzen werden die Anwender davon haben?
Ziel ist es, fortlaufende Zustandsinformationen zu liefern, die ohne technisches Detailwissen treffsicher interpretierbar sind. Derart intelligente Systeme führen zu einer längeren Laufzeit der Maschinen und einer Verringerung von ungeplanten, teuren Stillständen sowie Reinvestitionen. Auch das Einlagern von Ersatzkomponenten, das aus Anwendersicht zu viel und zu langfristig Kapital bindet, könnte auf diese Weise entfallen, beziehungsweise auf ein Mindestmaß reduziert werden.
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