Zuverlässig positionieren: Hohlwellenaktuatoren für die Handhabung kleiner Teile

mit dem Rotativ-Aktuator der DG-Serie erfüllt Oriental Motor den Trend der steigenden Miniaturisierung bei gleichzeitiger Forderung nach präzisem Positionieren. Gerade in Applikationen in der Halbleiterindustrie oder bei optischen Prüfeinrichtungen für die Produktion elektronischer Teile stehen beide Ansprüche gleichberechtigt nebeneinander. Zu den in diesen Bereichen häufig gefragten Automatisierungsprozessen gehören die Rotation eines Tisches oder der Schwenk eines Greifarmes. Hierfür wurde die DG-Serie entwickelt, die in zwei verschiedenen Varianten und seit kurzem in drei Baugrößen angeboten wird. Der kleine Typ mit 60mm Flanschmaß wiegt 0,5kg bei einem Hohlwellendurchmesser von 28mm. Mit eingebautem Kugellager realisiert dieser Typ ein Drehmoment von 0,9Nm und kann eine Axiallast von maximal 100N bewegen. Die Betriebsspannung beträgt 24VDC. Hohe Last und Robustheit Der größere Typ, zu dem auch die Baugröße DG 200 mit 200mm Flanschmaß und 100mm Hohlwellendurchmesser gehört, ist mit Kreuzrollenlagern ausgestattet. Dadurch stehen in den Anwendungen mit höherer Last eine hohe Tragfähigkeit und Steifigkeit zur Verfügung. In der 130mm-Variante ist die Öffnung 62mm groß, und der Antrieb wiegt 2,6kg. Das Drehmoment der mittleren Größe beträgt 12Nm und die maximale Axiallast 2.000N. Beide größeren Typen arbeiten mit einer Betriebsspannung von 200 bis 230 oder 100 bis 115VAC. Die gesamte Serie ist mit CE, UL und cUL gekennzeichnet. Der Antrieb hat im Verhältnis zur kompakten Gesamterscheinung eine groß bemessene Hohlwelle: Für den Konstrukteur wird die Durchführung von Kabeln oder Schläuchen dadurch erleichtert. Die wesentlichen Vorteile stecken jedoch eher im Innern des Antriebs: Aufgrund einer speziellen Behandlung der Getriebezahnräder und eines Mechanismus, der das Getriebespiel wegfallen lässt, beträgt die Wiederholgenauigkeit ±0,004° bei einer Lost Motion von 0,033°. Zusammen mit der maximalen Geschwindigkeit von 200U/min bietet der Antrieb so gute Voraussetzungen für ein präzises Positionieren. Ein niedriger Lost Motion-Wert ist immer dann wichtig, wenn die Position von zwei Seiten angefahren werden soll. In komplexen Handhabungsprozessen ist dies durchaus eine gängige Anforderung. Für eine schnelle und genaue Rückführung in die Grundstellung sorgt ein optionaler Home-Sensor. Als Antrieb für die DG-Serie dient der Schrittmotor Alpha Step mit Treiber, der ebenfalls für genaues Positionieren ohne Schrittverluste vorgesehen ist und weitere Systemlösungen von Oriental Motor in Bewegung setzt. Vibrationsarm und stabil Der Alpha Step-Antrieb verfügt über einen Mikroschritt-Treiber. Dabei arbeitet der Motor vibrationsarm auch bei niedrigen Geschwindigkeiten. Er ist so stabil, dass auch bei Stillstand kein Oszillieren auftritt, die bewegten Teile also keinen ungewollten Schwingungen unterworfen sind und dadurch die Positionierung des Aktuators stören würden. Der Antrieb behält auch bei abruptem Lastwechsel und Beschleunigung seine Synchronität bei. Drohen Schrittverluste und Verlust der Synchronität, greift der geschlossene Regelkreis (closed loop) automatisch ein und verhindert diese. Ein Sensor für die Rotorposition am Motor gibt rechtzeitig die Signale hierfür. Der Schrittmotor ist in verschiedenen Getriebeausführungen und bis zur Schutzart IP65 verfügbar. Im Vergleichstest bestehen Um die DG-Serie mit anderen Rotativ-Antriebslösungen mit Riemenuntersetzung oder Direktantrieb zu vergleichen, wurden Tests durchgeführt. Als Referenz dienten Antriebe mit einer Performance, die der des 130mm-DG-Typs entsprachen. Während der Anwender beim Riemenantrieb Einbußen bei der Präzision in Kauf nehmen und durch die Beschaffenheit des Zahnriemens auch beim Drehmoment Abstriche machen muss, entfallen diese Einschränkungen mit DG. Ebenfalls eingespart wird der Wartungsaufwand, den der Einsatz eines Zahnriemens bedeutet. Im Vergleich zum Direktantrieb schneidet die DG-Serie ebenfalls gut ab: Sie positioniert auch bei wechselnden Massen zuverlässig. Der Direktantrieb hingegen positioniert nur präzise, solange die zu bewegende Masse gleich bleibt. Nimmt sie zu oder ab, muss zunächst eine Justierung erfolgen, die häufig das Auftreten unerwünschter Vibrationen nach sich zieht. Hinzu kommt, dass der 130mm-Typ der DG-Serie nur etwa halb so viel wiegt wie der Direktantrieb und in der Höhe um zwei Drittel flacher ist. Die Hohlwelle hingegen ist etwa doppelt so groß. Die Halbleiterindustrie steht exemplarisch für die immer anspruchsvollere Handhabung immer kleinerer Bauteile mit ebenfalls immer kleineren Komponenten. Schließlich zählen die elektronischen Bauteile zum Kleinsten, was industriell bearbeitet und gehandhabt werden muss. Entsprechend hoch sind die Anforderungen an die Au­tomation.