Strom versus Luft

Mit direkt angetriebenen Linearmodulen lassen sich geradlinige Bewegungen einfach realisieren. Die Baureihe ELM von den Handhabungsspezialisten Gemotec aus Huglfing kann der Konstrukteur für unterschiedliche Aufgabenstellungen im Bereich der linearen Bewegungen einsetzen. Dadurch können die Planer mechanische Konstruktionen vereinfachen, Funktionalitäten erhöhen und Entwicklungszeiten reduzieren. Ein Vorteil der rein elektrischen Lösung ist, dass alle Parameter einer Bewegung wie Position, Geschwindigkeit, Beschleunigung und Kraft frei programmierbar sind. Aufgrund des „Closed-loop”Prinzips stehen dem Anwender jederzeit aktuelle Istwerte wie Position und Kraft zur Verfügung. Damit kann der Entwickler neben klassischen Linearbewegungen auch Aufgabenstellungen wie kontrolliertes Drücken und Fügen realisieren.

Die Einheiten sind einbaufertige Linearsysteme mit integrierter Präzisionskugelführung. Durch ein einheitliches Rasterbohrbild ist die Kompatibilität mit anderen Produkten der Handhabungsspezialisten möglich. So ist laut dem Hersteller die Kombination von pneumatisch und/oder elektrisch angetriebenen Aktuatoren je nach Anwendungsfall gegeben. Um ein möglichst großes Spektrum hochdynamischer Anwendungen abzudecken, gibt es zwei Baugrößen mit Hüben von 70 bis 260 Millimetern. Die maximale Nutzlast ist sechs Kilogramm, bei einer maximalen Antriebskraft von 160 Newton. Dabei ist die Positioniergenauigkeit bei allen Standardtypen 0,05 Millimeter. Als Sonderausführung gibt es Module mit einer Positioniergenauigkeit von 0,01 Millimetern.

Die Technik

Der Antrieb der Linearmodule erfolgt über elektromagnetische Direktantriebe. Das heißt, die lineare Bewegung wird ohne Zwischenschaltung von mechanischen Getrieben verschleißfrei erzeugt. Im Antrieb sind die Positionserfassung und die Mikroprozessorsteuerung be­reits integriert, dadurch sind keine weiteren Anbauteile wie Messsysteme oder Referenzschalter notwendig. Ein Horizontalhub von 200 Millimetern mit einer Zusatzlast von 2,5 Kilogramm ist in 0,24 Sekunden inklusive Beschleunigung und Verzögerung möglich. Bei einem Pick´n´Place Gerät mit 150 Millimeter Horizontal- und 50 Millimeter Vertikalhub lässt sich eine Gesamtzykluszeit von 0,7 Sekunden erreichen.

Der Linearmotor besteht aus zwei Teilen, Stator und Läufer. Im Stator sind die Wicklungen, die Positionserfassung und die Temperaturüberwachung untergebracht. Im Läufer befinden sich die Antriebsmagnete. Für die Installation des Antriebs genügt ein Kabel zwischen Linearmotor und Servo-Controller. Der ist als reiner Antriebsregler eingesetzt. In ihm werden die anzufahrenden Positionen gespeichert und von einer übergeordneten Steuerung durch digitale I/O´s (24 VDC) aufgerufen. Die Positionen oder Befehle lassen sich in einer Tabelle ablegen. Die kann der Steuerungsspezialist mit der mitgelieferten Software auf dem PC erstellen und dann über die serielle Schnittstelle oder einem optionalen Profibus auf den Controller laden.

Für die Konfiguration der Bewegungsabläufe genügt die Eingabe von Zielposition, Geschwindigkeit und Zusatzlast. Mit den Befehlen Absolut-, Relativbewegung und Pressen können Positionen mit den unterschiedlichsten Parametern inklusive Überwachung der Antriebskraft programmiert und angefahren werden. Taktzeitkritische Anwendungen bei gleichzeitiger Positionsflexibilität lassen sich mit den Modulen planungs- und betriebssicher realisieren. Dabei gibt es bis zu 256 frei programmierbare Positionen mit unterschiedlichen Parametern.

In Summe lässt sich sagen, dass es nicht immer pneumatische Lösungen sein müssen. Wer die Elektrik und Regelungstechnik kennt, sollte sich die Module mit linearen Direktantrieben genauer anschauen. ma