Mehr, als die Größe vermuten lässt - All

ANTRIEBSTECHNIK
AC-MOTOR MIT INTEGRIERTEM GETRIEBE
Halle 12,
Stand A02
Mehr, als die Größe
vermuten lässt
Durch Integration eines AC-Servomotors und eines
Präzisions-Planetengetriebes in ein Gehäuse hat Wittenstein einen Antrieb geschaffen, dessen Baugröße
weniger als 50% von herkömmlichen Motor-Getriebekombinationen beträgt. Beachtlich sind auch die
Leistungsdaten: Der Antrieb wartet bei einer Länge
von 186 mm mit einem Drehmoment von 500 Nm
auf – mehr, als die Größe vermuten lässt.
Kompakte Bauform: Der Rotationsaktuator vom Typ TPM
M
it dem Antrieb vom Typ
TPM hat die Igersheimer
Unternehmensgruppe
Wittenstein einen kleinen und hochdynamischen Getriebemotor entwickelt. Es handelt sich dabei um
einen Rotationsaktuator, der aus einem AC-Servomotor und einem Präzisions-Planetengetriebe aufgebaut
ist. Die Baugröße dieser kompakten
Einheit liegt bei weniger als 50%
von herkömmlichen Motor-Getriebekombinationen.
Beachtliche Dynamik
Der Antrieb zeichnet sich durch eine
bemerkenswert hohe Dynamik aus:
Mit einer Baulänge von 186 mm erzielt er ein maximales Abtriebsmoment von 500 Nm bei einem Massenträgheitsmoment von 2,9 kgcm².
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Möglich ist diese hohe Dynamik
durch eine deutliche Reduktion der
Trägheitsmomente. Im Vergleich zu
konventionellen Lösungen aus separatem Motor und Getriebe konnte
das Massenträgheitsmoment des
Aktuators glatt halbiert werden.
Dieser Erfolg beruht auf konstruktiven Eigenschaften: Die Rotormassenträgheitsmomente liegen durch den
hochpoligen Motor deutlich niedriger. Rund 90% der Massenträgheit
auf Getriebeseite wird eingespart,
weil durch die direkte Integration
des Getrieberitzels in die Motorwelle
die Kupplung entfällt. So lassen sich
zum Beispiel bei einem Lastträgheitsmoment von 150 kgcm² am Abtrieb
Lasten um 180 Grad in schneller als
150 Millisekunden exakt bewegen.
Besonderes Kennzeichen des Antriebs sind nicht nur die niedrigen
Massenträgheitsmomente bei hohen Antriebsmomenten, sondern
auch die kurze Baulänge. Durch eine
integrierte Bauform misst die kleinste Größe der Baureihe vom Flansch
bis zum Aktuatorende gerade einmal 128 mm. Das Gewicht von 3,6 Kg
kommt besonders zur Geltung,
wenn die Einbausituation beengt ist
oder wenn den Antrieb bewegt wird
(zum Beispiel bei Robotern, der Automation oder bewegten Werkzeugen).
Mit diesen Eigenschaften eignet sich
der Antrieb beispielsweise in der
Verpackungstechnik als Antrieb zum
Verdichten von Hygieneartikeln
oder auch in Holz- und Werkzeugmaschinen
(Werkzeugwechsler).
Auch ein Einsatz als Antrieb von Dosierpumpen kommt in Frage, ebenso
als Achsantrieb für Lackierroboter
und als Schwenkantrieb für die Produktion von optischen Medien und
Halbleitern.
Auch bei dem neuentwickelten Linearsystem der Speed-LineartransferSerie von der im österreichischen
Lustenau beheimateten Heron Robotunits GmbH kommt der TPM-Rotationsaktuator zum Einsatz. Als
entscheidende Argumente zählten
hier die geringe Gesamttaktzeit, die
hohe Zuverlässigkeit und die geringe Baugröße. Christian Goritschnig,
technischer Leiter bei Robotunits:
„Unser Speed-Lineartransfer erreicht eine Taktzeit von unter 0,3 Sekunden bei einem Verfahrweg von
360 mm von Station zu Station. Es
galt, mit dem TPM AC Servo Actuator eine hohe Zuverlässigkeit in
Kombination mit absoluter Wartungsfreiheit zu erzielen. Auf Grund
der geringen Gesamttaktzeit waren
wir gezwungen, das Maximum aus
der Antriebstechnik zu holen.”
Hohe Steifigkeit
Neben der Dynamik bei gleichzeitig
hoher Präzision bietet der Antrieb
auch Flexibilität. Dadurch, dass der
Zyklus des Antriebs frei programmierbar ist, lässt sich nicht nur Zeit
sparen, sondern auch noch kurz vor
iee 46. Jahrgang 2001, Nr. 3
Kenngrößen des Getriebemotors
Auslieferung einer Maschine Änderungen im Maschinenzyklus vornehmen.”
Ein weiteres Plus des Rotationsaktuators ist die hohe Antriebssteifigkeit (88 Nm/arcmin beim TP 050).
Sie ermöglicht ein optimales Regelverhalten. Die Getriebesteifigkeit ist
damit doppelt so hoch wie bei Stan-
grad größer 90%
um.
Dadurch
bleibt der Aktuator kühl. Der Antrieb kann kleiner
dimensioniert
werden.
Ein weiterer Vorteil des TPM ist die
Präzision. Da das
integrierte Präzisionsplanetengetriebe ein reduziertes Spiel unter
einer Winkelminute hat, sind Positionieraufgaben
mit hoher Genauigkeit lösbar. Der
genormte Roboterflansch ermöglicht es zudem,
Hebelarme, Ritzel
und andere Konstruktionselemente direkt an
den Getriebeabtrieb ohne Zwischenkupplung anzuflanschen. Auch in
Punkto Zuverlässigkeit glänzt der
wartungsfreie Rotationsaktuator, er
ist auf eine Lebensdauer von über
20.000 Betriebsstunden ausgelegt.
Eine zusätzliche Stützlagerung entfällt durch die stabile Abtriebslagerung in den meisten Fällen.
Bei dem Lineartransportsystem von
Heron fiel die Entscheidung zu Gunsten des
Getriebemotors auf Grund der
geringen Gesamttaktzeit
dardgetrieben. Daraus resultieren
hohe Verstärkungsfaktoren im elektrischen Regelkreis – Einschwingzeiten in der Endposition reduzieren
sich drastisch.
Der Antrieb erreicht im zweistufigen
Bereich Wirkungsgrade bis 94%. Der
hochpolige Motor setzt die elektrische Energie in mechanische Leistung ebenfalls mit einem Wirkungsiee 46. Jahrgang 2001, Nr. 3
Da die integrierte motorseitige und
schnelllaufende Antriebsstufe gekapselt in der Abtriebsstufe läuft, ist
der Antrieb sehr ruhig und leise. Bei
Drehzahlen von 3000 rpm werden
weniger als 65 dB(A) gemessen.
TPM
Getriebemotor
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