Schneckengetriebe V-Drive Basic, Bild: Wittenstein

Das leistungsfähige Schneckengetriebe V-Drive Basic erfüllt durch seine kompakte Bauweise die Forderung nach einer platzsparenden Integration in vollem Umfang. Bild: Wittenstein

Das Schneckengetriebe V-Drive Basic von Wittenstein Alpha bildet zusammen mit einem Servo-Synchronmotor Simotics S von Siemens eine hochperformante Antriebseinheit mit großen Leistungsreserven. Sie ermöglicht es, die Drehgeschwindigkeit flexibel an das jeweilige Werkstück und dessen Empfindlichkeit gegenüber Beschleunigungen anzupassen. Im Vergleich zu den anderen Umsetzern erreicht diese Motor-Getriebe-Kombination zudem, ohne messbare Abhängigkeit von der Beschleunigung und Geschwindigkeit der Drehbewegung, eine deutlich verbesserte Positionier- und Wiederholgenauigkeit. Getriebetechnisch maßgeblich verantwortlich hierfür ist die besondere Verzahnungsgeometrie des V-Drive Basic, die ihm einen hohen Wirkungsgrad beschert und es auch laufruhig und leise macht

Platzsparende Bauweise

V-Drive Basic, Bild: Wittenstein
Maßgeblich verantwortlich für eine deutlich verbesserte Positionier- und Wiederholgenauigkeit ist die besondere Verzahnungsgeometrie des V-Drive Basic. Bild: Wittenstein

Das Kreuzwertheimer Unternehmen Haprotec ist seit 15 Jahren in den Bereichen Systemautomation und Sondermaschinenbau tätig. „Unsere Kernkompetenzen liegen bei Produktionsanlagen für Automotive-Komponenten, voll- und teilautomatisierten Montagezellen und -linien, optischen und mechanischen Prüfsystemen, medizintechnischen Handlingslösungen, Inline- und Offlinesystemen für die Elektronikfertigung sowie der dazugehörigen Softwareentwicklung“, berichtet Holger Engelhart von der Elektrokonstruktion bei dem Unternehmen. „Unsere Drehumsetzer ergänzen das Portfolio von Liftern und Transfersystemen, mit denen Werkstückträger oder Masken in der Elektronikfertigung verschiedenen Bestückungs-, Fertigungs- und Prüfprozessen zugeführt werden.“ Beim kombinierten Drehen und Umsetzen wird das Förderobjekt, beispielsweise ein Lötrahmen, zunächst vor dem Umsetzermodul vereinzelt, danach von der Antriebseinheit in der Drehstation eingezogen, positioniert, mit einer sicheren, erschütterungsfreien Drehbewegung um 90° umgesetzt und danach wieder ausgeschleust. „Besonders leistungsfähig sind dabei Drehumsetzer, die in zwei Ebenen arbeiten – eine für den Zuführ- und eine für den Rücktransport“, erklärt Engelhart.

Besondere Anforderungen

Christian Happ, Bild: Wittenstein
Christian Happ von Haprotec übernimmt das Antriebspaket mit dem einstufigen V-Drive Basic in der Übersetzung 40 in die Serie. Bild: Wittenstein

Bei der Entwicklung des neuen Drehumsetzers für Werkstückträger mit einem Gesamtgewicht bis 15 Kilogramm war es das Ziel, die eigentliche Drehbewegung – und damit die Performance des gesamten Moduls – weiter zu optimieren. „Eine mögliche Effizienzverbesserung sahen wir in der werkstückabhängigen Dynamisierung der Drehbewegung sowie in der Erhöhung von Leergeschwindigkeiten beim Rückstellen der Dreheinheit“, blickt Holger Engelhart zurück. „Hiervon versprachen wir uns eine deutliche Reduzierung der Taktzeit – und damit eine Verbesserung der Durchsatzleistung.“ Dabei musste die neue Antriebslösung vom Bauraum her so in die Einhausung passen, dass auf der unteren Ebene – ohne Veränderung der Bauhöhe und unabhängig von einer möglicherweise vorgeschalteten Fremdanlage – ein Rücktransport der Werkstückträger möglich ist.

Die Kosten im Blick

Ein weiterer limitierender Faktor: „Die Gesamtkosten des neuen Antriebssystems durften die bestehende Dreheinheit nicht verteuern, sondern im Idealfall zu einer Kostenreduzierung führen“, sagt Christian Happ, Inhaber und Geschäftsführer von Haprotec. In enger Zusammenarbeit haben sein Unternehmen als Maschinenbauer, Siemens als Motoren- und Steuerungslieferant und Wittenstein Alpha als Spezialist für Getriebetechnik eine Antriebseinheit konzipiert, die alle Anforderungen erfüllt – und manche noch übertrifft.

Dynamik und Positioniergenauigkeit

Drehumsetzer, Bild: Wittenstein
Besonders leistungsfähig sind Drehumsetzer, die in zwei Ebenen arbeiten – eine für den Zuführ- und eine für den Rücktransport. Bild: Wittenstein

Seitens Siemens, die sich auch für das Automatisierungssystem verantwortlich zeichnen, wurde für diese Aufgabe ein Servomotor Simotics S mit Sinamics-V90-Umrichter ausgewählt, der die Voraussetzungen für das dynamische und exakte Positionieren sowie die präzise Bewegungsführung des neuen Drehumsetzers erfüllt. Mit dem Schneckengetriebe V-Drive Basic von Wittenstein Alpha in Vollwellenausführung werden diese Leistungsmerkmale in vollem Umfang für den dynamischen Drehumsetzer bereitgestellt. Ermöglicht wird dies wesentlich durch eine neu gestaltete Evolventenverzahnung der Getriebeschnecke. Der dynamische Drehumsetzer bietet dauerhaft die für das V-Drive Basic spezifizierte und in der Anwendung geforderte Positioniergenauigkeit von kleiner 15 arcmin. „Interessant und natürlich positiv dabei ist, dass sich die Genauigkeit der Drehbewegung bei unterschiedlichen Drehgeschwindigkeiten nicht erkennbar verändert.“, sagt Holger Engelhart.

Akustisch dezentes Verhalten

Schließlich überzeugt das V-Drive Basic aufgrund der geometrischen Auslegung und fertigungstechnischen Ausführung der Verzahnung auch durch eine hohe Drehmomentreserve, die das Leistungspotenzial des Servomotors in vollem Umfang für den Drehumsetzer nutzbar macht. Bei aller Dynamik verhält sich das Schneckengetriebe akustisch dezent: Bei Volllast und maximaler Drehzahl von 6000 Umdrehungen pro Minute erreicht es höchstens 65 dB (A) und bei mittleren Drehzahlen sogar nur 54 dB (A). Mit dem neuen Drehumsetzer ist es dem Spezialisten für Systemautomation und Sondermaschinenbau gelungen, die Taktzeiten deutlich zu minimieren. Einen wesentlichen Beitrag hierzu leistet die dynamische Anpassbarkeit der Umsetzgeschwindigkeit. Für jeden Werkstückträger sind im Automatisierungssystem – oder auf höherer Ebene im Anlagenleitsystem – maximal zulässige Werte für die Beschleunigung und die Geschwindigkeit der Drehbewegung hinterlegt. Die Dreheinrichtung greift auf diese Daten zu und kann so unterschiedlichste Werkstückträger in jeweils kürzester Zeit bewegen. Darüber hinaus führt der Umsetzer Leerfahrten mit maximaler Geschwindigkeit aus – was ebenfalls in erheblichem Maß zur Minimierung der Taktzeiten und Optimierung der Durchsatzleistung beiträgt. Schließlich machen auch die hohen dynamischen Reserven der Motor-Getriebe-Einheit den neuen Drehumsetzer für den Endkunden zu einem zukunftssicheren Handlingsmodul – zumal der Antrieb auch sehr gute Einstellmöglichkeiten bei veränderten äußeren Gegebenheiten und Drehwinkeln bietet.

Antriebspaket in die Serie übernommen

„Unter dem Strich ist für den neuen dynamischen Drehumsetzer ein qualitativ hochwertiges Antriebssystem mit absolut ausreichender Positioniergenauigkeit und einem hervorragenden Preis-Leistungs-Verhältnis entstanden“, fasst Christian Happ zusammen. „Aus diesem Grund haben wir das Antriebspaket mit dem einstufigen V-Drive Basic in der Übersetzung 40 auch in die Serie übernommen.“ aru