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Ortlieb, Stöber und Vetter Automation:

Spindelpresse mit variablem Hub per elektrischem Servoantrieb

Artikel aus „antriebstechnik 2020/12“

Das Unternehmen Vetter Automation hat gemeinsam mit den Partnern Ortlieb und Stöber eine Spindelpresse mit bis zu vier Spindeln und Servoantrieb entwickelt, die variable Hübe mit wechselnden Geschwindigkeiten und Kräften fahren kann. Herzstück dieser Maschine ist der Serac Elektrozylinder von Ortlieb. Der Lineartrieb basiert auf der Asca Servospindel und kombiniert die Vorteile eines Planetengetriebes, angetrieben durch einen Elektromotor von Stöber.

 

Spindelpresse Servoantrieb

Der Markt für Pressen und Stanzen ist in Bewegung. In Branchen wie der Halbleiterindustrie sind nicht mehr nur die klassischen Schnellläuferpressen für hohe Stückzahlen gefragt. Es zählen auch Flexibilität und Variantenreichtum. Und wenn es z. B. um Power-Connectoren geht, sind Prozesse wie Vermessen, Blistern, Sortieren und schneller Werkzeugtausch Voraussetzung des Umformvorgangs – gerade auch für die schnelle Produktion kleinerer Losgrößen. Den Impuls zur neuartigen Spindelpresse mit Servoantrieb gab ein Kunde von Vetter, der für ein neues Produkt im Bereich E-Mobilität eine Presse benötigte.

Sie sollte einen größeren flexiblen Hub sowie hohe Stanzkräfte in jeder Position der Presse sicherstellen; und dies über einen langen Weg bei hohen Geschwindigkeiten. Gängige Exzenterpressen konnten das nicht leisten, da sie sehr groß bauen und z. B. beim Hub keine Flexibilität bieten. Hydraulikpressen dagegen konnten die Geschwindigkeiten nicht erreichen. Vetter hatte im Vorfeld bereits mit Ortlieb-Produkten gearbeitet und kannte die Eigenschaften der Servospindel, sodass eine gute Grundlage für eine Zusammenarbeit bestand. Durch den Einsatz von vier Spindeln ließen sich zudem auch die hohen Kräfte erreichen.

Elektromotoren mit Servospindel lassen sich beim schnellen Positionieren gut regeln, wodurch sich kurze Taktzeiten erreichen lassen
 Der Elektrozylinder– mit integrierter Servospindel, die auf dem Funktionsprinzip der Planeten-Wälz-Gewindespindel basiert– ist das Herzstück der neuen Servospindelpresse

Der Elektrozylinder – mit integrierter Servospindel, die auf dem Funktionsprinzip der Planeten-Wälz-Gewindespindel basiert – ist das
Herzstück der neuen Servospindelpresse.

Planetenwälzgewinde Spindel

Elektromotoren mit Servospindel lassen sich beim schnellen Positionieren gut regeln, wodurch sich kurze Taktzeiten erreichen lassen.

Prinzip der Planeten-Wälz-Gewindespindel

 

Die Asca Servospindel basiert auf dem Funktionsprinzip einer Planeten-Wälz-Gewindespindel (PWG). Drehbewegungen von Motoren werden in lineare Bewegungen umgewandelt. In Kombination mit einem Planetengetriebe ermöglicht die Spindel eine hohe Flexibilität und die Optimierung der Auslegung von Elektromotoren. Der Anwender kann Steigungen ab 1mm für sein Projekt – hier die Presse – definieren und so auch hohe Geschwindigkeiten durch hohe Steigung bei gleichzeitig hoher Kraftdichte erreichen. Dies gilt auch für geringe Geschwindigkeiten bei geringer Steigung und ermöglicht hohe Kräfte.

Eine feine Regelung erlaubt eine Wiederholgenauigkeit von +/-5μm. Das Übersetzungsverhältnis von Dreh- und Hubbewegungen lässt sich durch die Spindelsteigung flexibel konfigurieren. Eine Kombination aus Servomotor und Regelungstechnik in einem Bauteil bietet einen verbesserten Wirkungsgrad und damit Energieeinsparungen gegenüber hydraulischen Systemen. Außerdem wird keine Hydraulikflüssigkeit – also Öl oder ein anderes Fluid – benötigt; ein wichtiger Umwelt- und Sicherheitsaspekt. Und durch die hohe Steifigkeit des Komplettsystems sind Position und Geschwindigkeit einfach regelbar. Ein integriertes Wegmesssystem sorgt für hohe Positioniergenauigkeit unter Last. Durch die flexible Regelbarkeit der Spindeln lassen sich kurze Taktzeiten erreichen.

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