Pneumatische Schwenkantriebe mit voller Drehmomentleistung in Endlage–von Wagner optimiert
Kundenspezifische Lösungen als Standard – Flexibilität in der Automation
Stetiges Los der Teams aus Konstruktion und Montage von Automationslösungen sind ad-hoc Änderungen an Werkstück und Anlage. Mittlerweile sind kundenspezifische Änderungen selbst bei der Inbetriebnahme\“der Usus\“!
Variable Drehwinkel für maximale Anpassungsfähigkeit
Schwenkeinheiten von Wagnerbilden daher Drehwinkel von 0-190° ab. Von außen einstellbar – über Anschlagschrauben!
Das relevante Detail steckt dabei weniger in der Angabe 190° (statt sonst üblicher 180°), sondern vielmehr im Bindestrich dazwischen. Alle Drehwinkel können mit einer Schwenkeinheit abgebildet werden! Ein willkommenes Feature in Sachen Flexibilität und Bauteilreduktion: es muss z.B. für 90°-Anwendungen kein anderesProdukt verwaltet, geordert und gelagert werden.
Warum herkömmliche Schwenkantriebe an Präzision verlieren
Schwenkantriebe kämpfen, historisch bedingt, bei Konstruktion, Inbetriebnahme und Instandhaltung mit\“angekratztem Ruf\“. Warum eigentlich? Dazu braucht es technischer Detailbetrachtung – man muss sich mit der\“leidigen\“Physik auseinandersetzen:
Konstruktive Schwächen klassischer Systeme
Herkömmliche Schwenkeinheiten haben Stoßdämpfer, die als Endanschlag wirken, meist direkt auf der Zahnstange.
Die eigentliche Aufgabenstellung des Dämpfers ist die Verzögerung. Das dämpfende Bauteil ist dabei thermisch stets belastet – durch seine eigene Bewegung und interne Deformierung. Dazu sind hydraulische Dämpfer komplett im Inneren des Schwenkantriebs platziert – also ungünstigerweise im Druckbereich.
Dienen die Dämpfer gleichzeitig auch als Anschlagelement, ist sofort erkennbar, dass über Wärmegang und Abnutzung des Stoßdämpfers die so wichtige Endlage variieren kann.
Ein„Nachstellen eines wandernden Systems“ oder ein Dämpfertausch ist bei innenliegenden Dämpfern unmittelbar mit Zerlegen (unter Drucklosigkeit) oder Austausch verbunden.
Fehlendes Drehmoment in der Endlage– ein bekanntes Problem
Da bei herkömmlichen Schwenkeinheiten die Funktionen „Endlage + Dämpfung“ unmittelbar auf der Zahnstange erfolgen – wirkt sich deren (notwendiges!) Spiel zusätzlich zum Dämpfer in der Genauigkeit der Endlage aus – leider streuend. Ergebnis sind aufwändige Einstellarbeiten undunproduktive Stillstands-Zeiten.
Die Endlage ist jedoch exakt jene Position, bei der es auf reproduzierbare Genauigkeit ankommt!
Dort soll bekanntlich das Werkstück final und präzise übergeben bzw. aufgenommen werden. Ungenauigkeit und wandernde Abgabepunkte sind gerade dort eindeutig unerwünscht!
Could not be worse? …
Doch – wird ohne externe Anschläge gedreht, werden die letzten Winkelgrade (ca. 2-3°) vor der Endlage nur mit der Kraft eines Antriebskolbens angefahren! Das ist kein Geheimnis – und in Datenblatt oder Katalog direkt oder indirekt nachzulesen.
Obwohl faktisch also ein doppelt beaufschlagtes pneumatisches Modul vorliegt, habenübliche Schwenkantriebe in diesem Bereich nur etwa die Hälfte des Nenndrehmomentes zur Verfügung.
Man stelle sich vor: 50% des Nenndrehmoments – just in der Endlage– am wichtigsten Punkt der Schwenkbewegung.
Das bedeutet, es muss je nach Lastgefüge eine größere Schwenkeinheit gewählt werden. Konstruktion und Anwender kämpfen in logischer Folge mit zusätzlichem Platzbedarf, Energieverbrauch, Kosten – neudeutsch „mit dem Footprint“.
So manches Team-Mitglied der Automation findet sich beim Lesen dieser Punkte bis hierher in vielerlei Hinsicht wieder. Es dürfte damit klar sein, woher der angekratzte Ruf einerpneumatischen Schwenkeinheitherrührt.
Mehr Kraft und Präzision durch externe Anschläge
Friedemann Wagner GmbHhat als Hersteller von Handhabungseinheiten diese Punkte aufgegriffen und seine Schwenkantriebe sukzessive optimiert.
Maßgeblich konstruktiver Ansatz der Serien SM, SE und SES ist die Einstellung des Drehwinkels „von außen“! „Von außen“ bedeutet, die Schwenkeinheit verfügt über externe Anschläge – im Umkehrschluss liegt also volles Drehmoment in den Endlagen an.
„Von außen“ bedeutet aus konstruktiver Sicht: die Anschlag-Last liegt nicht unmittelbar auf Getriebe und Verzahnung, sondern auf dem Anschlag. Das bringt Verbesserung bei Standzeiten und Genauigkeiten (Tabelle im Anhang).
Integriertes Anschlagsystem sorgt für Stabilität und Langlebigkeit
Das patentierte externe Anschlag-System ist bei Wagner ein Bestandteil des gefrästen Gehäuses aus hochfestem, eloxiertem Aluminium. Die Endlage wird über einstellbare und klemmbare Anschlagschrauben verlässlich erreicht. Dabei bilden der gehärtete Anschlagblock und die Schrauben gegenseitig eine Anschlag-Fläche (also Flächen- statt Punktlast)!
Einfache Wartung und Zugänglichkeit der Dämpfer
Die hydraulischen Dämpfer verzögern in diesem Systemaufbau lediglich die Bewegung. Sie sind von außen zugänglich: die Justierung der Dämpfung auf die Last wird somit einfacher.
Extern zugängliche Dämpfer erleichtern die Arbeit der Instandhaltung und präventiven Wartung! Für einen Dämpfertausch muss nicht die ganze Schwenkeinheit zerlegt werden. Der Wechsel kann je nach Platzgefüge der Anlage sogar bei eingebauter Schwenkeinheit erfolgen.
Ein weiterer Benefit: hydraulische Dämpfer unterliegen außerhalb des Druckraums der Kühlung durch natürliche Konvektion.
Sensorintegration für Prozesssicherheit
Versteckter Nutzen findet sich in den Anschlagschrauben. Sie sind hohl ausgeführt – darin kann platzsparend der Sensor aufgenommen werden.
Aufgrund des Konstruktionsprinzips und der Abfrage der realen Endlage kann sogar ein Ausfall der Stoßdämpfer erkannt werden – per einfacher SPS-Abfrage auf Prellen (Blockdiagramm anbei).
Die Störkanten der Dämpfer, Schrauben und Sensoren zeigen gewollt in nur eine Richtung – Das ist hilfreich bei Platzierung und Zugänglichkeit der Schwenkeinheit in eng verbauten Automations-Applikationen.
Kompakte Lösungen mit integrierter Luft- und Signaldurchführung
Bei Bedarf sind Varianten mit clever integrierten Luft-Durchführungen in die drehende Welle verfügbar. Kurze Druckluftwege, Struktur und Platzgewinn bei weniger Torsion sind die relevanten technischen Hintergründe.
Größenbedingt sind ab Modulgröße SES-6 auch Varianten mit Signal-Durchführung verfügbar.
Praxisgerechte Montage und hohe Wiederholgenauigkeit
Schwenkeinheiten drehen Aufbauten! Bei Friedemann Wagner GmbH ist der Abgang keine Welle, sondern eine Anschlagfläche – mit Passungen, Bohrungen und Gewindegängen. So kann der Aufbau recht simpel gefügt werden.
Technische Vorteileüberwiegen – geringe Einschränkungen akzeptabel
Fairerweise – wo Licht ist, ist auch Schatten.
Externe Dämpfer kragen – wie im Bild sichtbar – als Störkante aus. Im Gegenzug sind diese dafür leicht erreichbar und unterliegen der Konvektion. Da Anschlagschrauben und Sensoren in dieselbe Richtung positioniert sind, relativiert sich diese Situation.
Ein externer Anschlag treibt die Bauhöhe. Im technischen Aufbau der Friedemann Wagner GmbH ist der Anschlag sogar explizit Bestandteil des gefrästen Gehäuses aus hochfestem Aluminium.
Es gilt dabei jedoch zu bewerten, dass infolge der so ermöglichten Funktion\“volle Kraft in der Endlage\“(Drehmoment) oft ein kleineres Modul als bei anderen Herstellern gewählt werden kann.
Der Einwand, dass eine Anschlagfläche zusätzlicher Höhe bedarf, ist ungerechtfertigt. Irgendwie muss der Aufbau gefügt werden. Eine bei anderen Herstellern notwendige Adaption auf der Welle braucht ebenfalls Bauraum und bringt durch die Anbindung eine zusätzliche Toleranz mit. Betrachtet man die clevere Luftintegration der Schwenkeinheiten von Friedemann Wagner GmbH ist obiger Einwand komplett ausgehebelt.
Fazit: Präzision, Drehmoment und Wartungsfreundlichkeit in einem System
Externe Anschläge und das System der Anschlagschrauben sind der konstruktive Dreh- und Angelpunkt der Schwenkantriebe von Wagner.
Entscheidend ist, ob
• volles Drehmoment in den Endlagen
• eine Genauigkeit +/- 0,01°
• leichte Zugänglichkeit für Justage und Wartung
gewichtige Argumente in der nächsten Schwenk-Anwendung darstellen.
Zur Abrundung sind per Animation der technische Ansatz von Anschlagfläche, Anschlagblock und Drehwinkeleinstellung erkennbar visualisiert (Anlage oder im YouTube-Channel).
Als unabhängiges Familienunternehmen sind wir seit 1979 in zweiter Generation am Markt und produzieren am Firmensitz in Gosheim, Baden-Württemberg.
Wir sind Hersteller pneumatischer Handhabungsmodule, die im Baukastensystem per Rastermaß und Zentrierringe – ohne bohren – gefügt werden können.
Wir verstehen uns als Produzent für langlebige und zuverlässige Module der Handhabungstechnik, die neben hoher Wiederholgenauigkeit durch konstruktive Merkmale und durchdachte Features hohen Nutzen für den Anwender bringen.
Hauptsegment sind drehende Bewegungen in Kundenapplikationen. Dort kommen unsere Rundschalttische oder Schwenkantriebe zum Einsatz .
Auch bei Lineareinheiten, Hubeinheiten und Parallelgreifern blicken wir auf einen reichen Erfahrungsschatz zurück.
Ein abgestimmtes Zubehörprogramm aus eigenen Produkten und Handelswaren rundet das Portfolio ab.
Wir sind stolz, seit vielen Jahren namhafte Kunden der Automatisierungstechnik mit Standard und kundenspezifischen Produkten für deren anspruchsvolle Anwendungen beliefern zu dürfen.
Qualität, die seit 1979 bewegt!
Friedemann Wagner GmbH Handhabungstechnik.
Robert-Bosch-Str. 5
78559 Gosheim
https://wagnerautomation.de/
Categories: Allgemein
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