Piezoaktuator

Bauteile mikroskopisch genau positionieren

Positionierungsaufgaben sind überaus vielfältig. Das Unternehmen IEF-Werner aus Furtwangen beschäftigt sich schon seit über 30 Jahren mit diesem Thema und hat bereits zahlreiche serientaugliche Lösungen entwickelt. Doch die größten Herausforderungen entstehen nach wie vor, wenn es heißt: „… aber mikroskopisch genau muss es sein!“

Bei einem Pick-&-Place-System auf Basis der Nanoline-Technologie werden alle Achsen von schnellen Piezoaktuatoren angetrieben. Sind sie damit ausgestattet, können sie Bauteile von 40 bis 500 Gramm heben und mit Geschwindigkeiten von bis zu 200 Millimeter in der Sekunde transportieren.

Entscheidend für höchste Präzision im Maschinenbau sind bestimmte Faktoren. Zum einen ist das die Auswahl der richtigen Antriebskomponenten. Zum anderen wird ein breites „Know-how“ in der Fertigung von Präzisionsbauteilen wie Führungen und Schlitten benötigt. Der jedoch wichtigste Punkt ist, gute Ideen zu haben. Diese Faktoren vereinigt IEF-Werner in der sogenannten Nanoline-Technologie. Sie bestehen im Wesentlichen aus der Kombination zweier Technologien – dem piezokeramischen Aktuator und dem aerostatischen Luftlager. Ein Piezoaktuator verfügt über ungewöhnliche Eigenschaften hinsichtlich der Positioniergenauigkeit, der Dynamik und der Kraftentwicklung.

Einsatz bei Pick-&-Place

Eine häufig eingesetzte Lösung in der Montagetechnik sind sogenannte Pick-&-Place-Systeme. Diese bestehen üblicherweise aus mehreren linearen Achsen, die zusätzlich mit einer Rotationsbewegung kombiniert werden. Bei einem Pick-&-Place-System auf Basis der Nanoline-Technologie werden alle Achsen von schnellen Piezoaktuatoren angetrieben. Sind sie damit ausgestattet, können sie Bauteile von 40 bis 500 Gramm heben und mit Geschwindigkeiten von bis zu 200 Millimeter in der Sekunde transportieren. Möglich ist eine wiederholbare Treffsicherheit von unter einem Mikrometer. Bei konventionellen Pick-&-Place-Systemen – zu denen auch Roboter gezählt werden können – müssen Geschwindigkeit, Bewegungsradius und Drehmoment ständig überwacht werden, sobald ein Eingriff in den Gefahrenbereich droht. Dies wird in Richtlinien und Normen gefordert, wie in der europäischen Norm EN62061 (Funktionale Sicherheit) oder der EN61800-5-2 (Sicherheitsfunktionen elektrischer Antriebssysteme). Nur bei strikter Einhaltung dieser Vorschriften ist es zulässig, dass der Mensch sich in unmittelbarer Nähe eines solchen Systems aufhält. In modernen und flexiblen Produktionsumgebungen müssen Mensch und Maschine immer häufiger direkt nebeneinander arbeiten. Mithilfe der Nanoline-Technologie lassen sich Montagevorgänge durchführen, während die Maschinenbediener in unmittelbarer Nähe des Montagesystems arbeiten. Der Mitarbeiter kann sogar jederzeit in den Montagevorgang eingreifen, ohne sich dabei zu verletzen. Sobald beispielsweise ein Greifer festgehalten wird, steht die entsprechende Achse sofort still, bis diese vom Maschinenbediener wieder freigegeben wird. Danach kann der zuvor begonnene Montage- oder Transportvorgang zu Ende geführt werden. Denn durch den eingebauten Absolutwertgeber weiß die Achse jederzeit, wo sie steht. ee

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