Linearantriebs-Systeme für kleine Bauräume: Motorisierte Linearantriebe mit Wiederholgenauigkeit

Die Ausführungen A, S und Z der motorisierten Linearantriebe EZ der Oriental Motor (Europa) GmbH verfügen über zahlreiche innerliche und äußerliche Familienähnlichkeiten. So bieten alle drei Ausführungen ein funktionales Design, das in kleine Bauräume passt. Motor und Kugelgewindespindel bilden die Basis des Linearantriebes, der als motorisierter Schlitten sowie als Zylinder mit und ohne integrierte Führung zur Verfügung steht. Der Schlitten EZS ist vor allem für Transportaufgaben geeignet. In vertikalen Anwendungen, bei denen bis zu 15kg bewegt werden können, bietet sich der Einsatz der optionalen elektromagnetischen Bremse an. Horizontal trägt der Schlitten maximal 60kg. Der Zylinder EZC ist der Spezialist für die Positionierung. Auch er bewegt in horizontaler Richtung 60kg, vertikal und mit Bremse schafft er 30kg. Die Push-Motion-Funktion dient dazu, den eingestellten Druck auf die Kolbenstange auch bei sich bewegender Last zu halten. Anders als Druckluftzylinder kann EZC ohne zu stoppen die Geschwindigkeit variieren. Gleichermaßen belastbar und noch kompakter ist der motorisierte Zylinder EZA. Diese Version ist mit einer integ­rierten Führung ausgestattet und lässt sich dadurch in noch engere Räume einbauen. Die mit EZ realisierten Stellantriebe arbeiten durch den Schrittmotor auch bei niedrigen Drehzahlen stabil und ruckarm. Wiederholgenauigkeit gefragt Die gerollte Kugelgewindespindel der Führung setzt die feinen Signale von Motor und Steuergerät mit einer Wiederholgenauigkeit von ±0,02mm um. Je nach Bedeutung der Verfahrgeschwindigkeit stehen Steigungen von 6 oder 12mm zur Auswahl. Der Schlitten EZS erreicht bis zu 800mm/s, die Zylinder bis 600. Die Rückkehr in die programmierte Ausgangsposition erfolgt sensorlos mit 100mm/s und stoppt mit internen Anschlägen. Durchdachte Kabelführung Erst durchdachte, anwenderfreundliche Details lassen eine gute Konstruktion zu einer sehr guten werden, z.B. die Kabelführung der EZ-Familie (Bild 1). Die Anschlusskabel des Schrittmotors sind im Gehäuseinnern so verlegt, dass das nach außen führende Kabel abwärts geführt wird und seitlich mit dem Gehäuse abschließt, sodass es nicht über dieses hinausragt. Das spart Platz und vereinfacht das Hineinkonstruieren von EZ in bestehende Applikationen. Die meisten Teile und Anschlüsse sind mit wenigen Griffen verbunden, so der Controller, der entweder mit Schrauben oder auf einer DIN-Schiene befestigt wird. Programmierparameter, Positionsangaben oder der E/A-Status werden auf dem optionalen Bedienpanel in Echtzeit angezeigt. Unterschiedliche Längen im Einsatz Schienenlängen in Abstufungen von 50mm, verschiedene Geschwindigkeiten und Betriebsspannungen ermöglichen den vielseitigen Einsatz in so unterschiedlichen Anwendungen wie Produktionsmaschinen in der Halbleiterindustrie, Wiegesystemen, der Fördertechnik oder Maschinen in der Nahrungsmittel- oder Verpackungsindustrie. In einer Kombination aus EZA und EZS lassen sich präzise und schnelle X-Y-Bewegungen realisieren. Für frontseitigen Einbau oder die Montage von oben stehen verschiedene Befestigungen im Zubehör zur Verfügung, ebenso wie für zweiachsige Applikationen. Die EZ-Aktuatoren sind wahlweise für 200 bis 230VAC oder 24VDC Betriebsspannung verfügbar. Die Familie ergänzt bei Oriental Motor die Palette der Geräte rund um den Elektromotor. Schrittmotor sorgt für Genauigkeit Als Antrieb bei allen EZ-Ausführungen kommt der Alpha-Step Schrittmotor zum Einsatz, der bereits bei anderen Systemlösungen von Oriental Motor verwendet wird. Der Alpha Step hat einen Mikroschritttreiber. Mikroschritte ermöglichen die Positionierung mit einer Winkelgenauigkeit von standardmäßig 0,05°. Dabei arbeitet der Motor auch bei niedrigen Geschwindigkeiten vibrationsarm. Der Schrittmotor ist so stabil, dass auch bei Stillstand kein Oszillieren auftritt, die bewegten Teile also nicht ungewollten Schwingungen unterworfen sind. Auch bei abruptem Lastwechsel und Beschleunigung bleibt die Synchronität erhalten. Drohen Schrittverluste und Verlust der Synchronität, greift der geschlossene Regelkreis (closed loop) ein und verhindert diese. Ein neuer Sensor für die Rotorposition am Motor gibt rechtzeitig die Signale hierfür. Die Umstellung vom offenen auf den geschlossenen Regelkreis erfolgt automatisch. Alpha Step treibt auch andere Linear- und Rotativaktuatoren aus dem Oriental Motor-Programm an. Der Schrittmotor ist in verschiedenen Getriebeausführungen und bis zur Schutzart IP65 verfügbar. Anwendung in der Praxis Der motorisierte Schlitten EZS kommt beispielsweise bei der Aufwickelseite einer Umspuleinrichtung für feine Wickelgüter bei der Supertek GmbH zum Einsatz. Mit dem EZS wird die saubere Verlegung der Drähte gesteuert (Bild 2). Ein weiteres Beispiel zeigt Bild 3: eine Positionierung mit zwei EZS-Schlitten für eine Lasermarkierstation der Firma Östling GmbH, an der Teile gekennzeichnet werden. Das ist eine der ersten EZS-Applikationen überhaupt. Sie wird in der Autmobilzulieferindustrie eingesetzt. Die Markierstation wurde in eine bestehende Maschine hineinkonstruiert und musste daher besonders kompakt sein.