11.03.2008 | Autor / Redakteur: Jochen Schmitt / Reinhold Schäfer
Die Anforderung an die lineare Bewegungstechnik lautet: zuverlässig führen und präzise positionieren. Um es dem Anwender an dieser Stelle so einfach wie möglich zu machen, hat Rexroth für Handhabungs- und Automationsaufgaben fertige elektromechanische Mehrachs-Bewegungssysteme, elektro-pneumatische Baukastenlösungen oder individuelle Einzelachsen entwickelt.
Mit standardisierten Linearsystemen können viele Maschinen, Einrichtungen und Anlagen schneller, besser und kostengünstiger realisiert werden. Konstruktion, Projektierung, Fertigung und Logistik werden erheblich vereinfacht.
Einbaufertige Linearsysteme werden in Schweinfurt seit etwa 20 Jahren hergestellt. Schon damals sollten dem Anwender gewichtsreduzierte Bauweisen geboten und der Aufwand der Eigenkonstruktion verringert werden.
Ein Beispiel sind die Linearsysteme CKK, auf deren Basis auch die kartesischen Mehrachs-Bewegungssysteme CMS (Cartesian Motion System) aufgebaut sind. Wie alle Linearsysteme bestehen Compact-Module (CKK) im Wesentlichen aus einem Präzisions-Aluminiumprofil als Hauptkörper, einem oder zwei Tischteilen mit integrierten Führungswagen, sprich Kugelschienenführungen, sowie aus einem Präzisions-Kugelgewindetrieb mit spielfreier Mutter inklusive Festlager-Traverse aus Aluminium mit zweireihigem, vorgespanntem Schrägkugellager. Das System ermöglicht eine Positioniergenauigkeit bis 0,01 mm und eine Wiederholgenauigkeit bis zu 0,005 mm pro Achse.
In 17 Varianten deckt das Mehrachs-Bewegungssystem ein weites Spektrum von Ein-, Zwei- oder drei-Achs-Kombinationen ab. Eine Auswahlmatrix im Katalog und ein 3D-CAD-Generator im Internet erleichtern dem Anwender die Konfiguration anschlussfertiger Handhabungslösungen nach Gewicht, Hub, Beschleunigung und Geschwindigkeit.
Aufeinander abgestimmte Motor-/Reglerkombinationen mit zwei Motorbaugrößen der Ecodrive-Cs-Serie sorgen mit hohen Geschwindigkeiten und Beschleunigungen für zeitoptimierte Bewegungen und minimale Zykluszeiten. Vorparametrierte Regler und die in Funktionalität komplette Steuerung Indramotion for Handling für CMS erleichtern Inbetriebnahme, Programmierung und Bedienung (Bild 1 – siehe Bildergalerie). Mit dem flexibel skalierbaren Konzept eignen sich die Mehrachs-Bewegungssysteme CMS mit der Steuerung ideal für das Be- und Entladehandling oder für Pick-and-Place-Aufgaben in Montage und Logistik.
Rationell konstruieren und montieren war die Zielsetzung für die neueste Entwicklung namens Camoline. In diesem System fasst Rexroth abgestimmte Komponenten zusammen, von elektromechanischen Linearsystemen mit unterschiedlichen Antriebslösungen bis zu pneumatischen Minischlitten, Drehmodulen und Greifern. Strebenprofile für den Basisaufbau und eine montagefreundliche Verbindungstechnik mit Zentrierringen machen dieses Linearsystem zum perfekten Baukasten.
Auch dafür bieten die Linearsysteme CKK mit Kugelgewindetrieb eine hohe Positioniergenauigkeit (Bild 2). Maßlich kompatibel erweitern die Linearsysteme CKR mit Zahnriemenantrieb die Anwendungsflexibilität durch höhere Verfahrgeschwindigkeiten.
Der Motoranbau an die Compact-Module CKK erfolgt über einen Flanschanschluss oder ein Riemen-vorgelege. Dabei dient der Flansch gleichzeitig als geschlossenes Gehäuse für die Kupplung. Mit Riemenvorgelege in einem kompakten und ebenfalls geschlossenen Gehäuse reduziert sich die Gesamtlänge im Vergleich zur Flansch-Variante.
Bei den CKR-Modulen steht ein zweiter Antriebszapfen zur Verfügung oder der Motor wird direkt über Flansch und Kupplung mit dem Antriebsendkopf verbunden. Motorvarianten wie die Servomotortypen MSK (Indradyn S) und MSM (Ecodrive Cs) sowie Drei-Phasen-Schrittmotoren ergänzen das Programm.
Darüber hinaus hat Camoline diverse Pneumatikkomponenten im Baukasten. Dazu gehören die Minischlitten MSC mit zwei Achszylindern und vielseitigen Befestigungsmöglichkeiten im Hubraster. Drehmodule erledigen rotative Bewegungen. Sie zeichnen sich durch präzise und belastungsfähige Lagerung des Drehflansches aus. Pneumatische Parallel-, Winkel- und Radialgreifer komplettieren das Programm. Alle pneumatischen und elektrischen Achsen lassen sich nahezu frei kombinieren.
Einzigartig ist die durchgängige Verbindungstechnik. Schon beim Basisaufbau mit Aluminiumstreben sowie bei der Befestigung der Achsen vereinfachen zweireihige Zentrierbohrungen in einem einheitlichen Rastermaß die gesamte Konstruktion.
Über Zentrierringe werden die einzelnen Komponenten des Baukastens direkt oder über darauf abgestimmte Verbindungstechnik formschlüssig und ohne Justagearbeiten miteinander verbunden. Das erleichtert die Konstruktion und beschleunigt die Inbetriebnahme. Alle Komponenten bleiben austausch- und wieder verwendbar, wobei die Verbindungstechnik sogar nach einem Umrüsten oder Anpassen an veränderte Aufgaben noch eine hohe Präzision ermöglicht.
Mit den flexibel kombinierbaren Komponenten der Lineartechnik und Pneumatik will Camoline die häufigsten Handhabungsaufgaben abdecken. Damit lassen sich Pick-and-Place-Anwendungen oder so genannte Linien- und Flächenportale wirtschaftlich realisieren (Bild 3).
Nicht mit dem Anspruch des kompletten Baukastens aber dennoch mit dem Ziel, dem Anwender aufwändige Eigenkonstruktionen zu sparen und dabei größtmögliche Individualität zu gewähren, bietet Rexroth standardisierte Linearmodule an. Sie vereinfachen Projektierung, Konstruktion und Montage.
Trotz vieler vorgegebener Parameter lassen sie dennoch genügend konstruktive Freiheit, um anwendungsspezifische Anforderungen zu erfüllen. So liefert Rexroth beispielsweise weltweit die Linearmodule längenvariabel, bis maximal 12 m aus einem Stück, im gewünschten Millimetermaß des Anwenders. Weitere Wünsche, wie etwa Sondertischteile, korrosionsgeschützte Ausführungen oder spezielle Motoranbindungen mit Flansch und Kupplung beziehungsweise mit Riemenvorgelege, können ebenso erfüllt werden.
Zu den Grundelementen solcher Linearmodule gehören in einem geometrisch optimierten Aluminium-Hauptkörper Kugelschienen- oder Laufrollenführungen kombiniert mit verschiedenen Antriebsarten. Dies können pneumatische Antriebe, Zahnstangen, Zahnriementriebe oder Kugelgewindetriebe sein. Für besonders hohe Geschwindigkeiten, gepaart mit hoher Präzision und Dynamik, werden Linearmodule immer häufiger auch mit Linearmotor eingesetzt.
Die Produktpalette der Linearmodule wird abgerundet durch unterschiedliche Motor-Regler-Kombinationen sowie Ein- und Mehrachspositioniersteuerungen bis hin zur Bahnsteuerung mit Leistungsteil und Sensorik. Wählt der Konstrukteur etwa über ein CAD-Konfigurationsprogramm anwendungsbezogen die erforderlichen Einzelkomponenten aus, erhält er ein passgerechtes Modul.
Insgesamt findet der Maschinen- und Anlagenkonstrukteur im Rexroth-Produktportfolio vielfältigste Varianten linearer Führungs- und Antriebstechnik. Die Bandbreite erstreckt sich vom Linearschlitten mit Kugelbüchsenführung mit oder ohne Antrieb bis hin zum kompakten Präzisionsmodul mit Schienenführungssystem und Präzisions-Kugelgewindetrieb.
Dabei reicht die Welt der Antriebe von der pneumatischen Lösung bis zum Linearmotor. Auch Drehstrom-, Schritt- und Servomotoren sowie Steuerungen gibt es passend und mit abgestimmten Schnittstellen.
Ein Novum ist, dass alle qualitätsrelevanten Einzelkomponenten vom Pneumatikzylinder über sämtliche Führungs- und Antriebsvarianten bis hin zu Motoren, Regelgeräten und Steuerungen im eigenen Haus entwickelt und hergestellt werden. So erhalten Anwender uneingeschränktes Produkt-Know-how und Lösungskompetenz aus einer Hand.
Jochen Schmitt ist in der Abteilung Projektierung und Vertrieb Linearsysteme bei der Bosch Rexroth AG in Schweinfurt tätig.
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