Direktantriebstechnologie

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1 irektantriebstechnologie S E R V O S Y S T E M - K O M P O N E N T E N I R E K T N T R I E S T E H N O L O G I E Herkömmliche Servosysteme besitzen in der Regel ein mechanisches Getriebe, das z.. aus Zahnrädern, Getrieben, Riemen/Riemenscheiben oder Nocken bestehen kann, die sich zwischen dem Motor und der Last befinden. ei der irektantriebstechnologie entfällt das mechanische Getriebe, und der Motor wird direkt mit der Last verbunden. Warum irektantriebstechnologie? Höhere Präzision und Wiederholgenauigkeit Ein Präzisions -Planetengetriebe kann ein Spiel von 1 ogenminute aufweisen. ies kann dazu führen, dass sich die Last bei absolut stillstehendem Motor um 1 ogenminute bewegt. ie Standard-Servomotoren mit rotatorischen irektantrieb (R) von Kollmorgen bieten eine Wiederholbarkeit von weniger als 1 ogensekunde. Ein irektantriebsmotor kann somit eine Position 60-mal besser als eine herkömmliche Motoren/Getriebe-Kombination halten. ie höhere Genauigkeit der irektantriebstechnologie verbessert die Qualität der Produkte, die mit der Maschine hergestellt werden: Präzisere ruckregistrierung Schnitt- oder Vorschublängen können präziser eingehalten werden Genauere Koordination mit anderen Maschinen Exaktere Indexierungspositionen Keine Justierungsprobleme aufgrund von Spiel Höhere andbreite Mechanische Komponenten zur Kraftübertragung beschränken die Schnelligkeit des Startens und Stoppens einer Maschine und verlängern die erforderliche eruhigungszeit. iese Faktoren begrenzen den möglichen urchsatz einer Maschine. Getriebe Motor Servomotor und Getriebe irektantrieb 1 ogenminuten 0-1 Getriebespiel Wiederholbarkeit 60-fach besser ie irektantriebstechnologie räumt diese eschränkungen aus und ermöglicht deutlich schnellere Start/Stopp-Zyklen sowie eine erheblich verkürzte eruhigungszeit. adurch wird der urchsatz der Maschine gesteigert. nwender von irektantriebssystemen berichten über einen bis zu 2-fach höheren urchsatz. Verbesserte Wiederholgenauigkeit Gesteigerte Zuverlässigkeit und vollständige Wartungsfreiheit Zahnräder, Riemen und andere mechanische Komponenten zur Kraftübertragung verschleißen. urch den Verzicht auf diese Teile und den Einsatz von R-Motoren wird die Zuverlässigkeit der Maschine erhöht. Getriebe müssen in aggressiven Start/Stopp- nwendungen regelmäßig geschmiert oder ersetzt werden. Riemen müssen regelmäßig nachgespannt werden. Ein irektantriebsmotor enthält keine Verschleißteile und ist somit vollständig wartungsfrei. Höherer urchsatz Herkömmlicher rotatorischer Servo mit mechanischer Kraftübertragung R-Motoren bieten einen höheren urchsatz, da die eschränkungen beim Starten und Stoppen von mechanischen Getrieben entfallen. 34 K O L L M O R G E N

2 Weniger Teile ei irektantrieben benötigen Sie lediglich den Motor und die Montagebolzen. adurch entfallen viele Teile wie Halterungen, bdeckungen, Riemen, Riemenscheiben, Spannelemente, Kupplungen und olzen. ies bietet folgende Vorteile: Weniger Teile auf der Stückliste: Weniger zu beschaffende, einzuplanende, und zu lagernde Teile, und eine einfachere Montage. ie Montagezeit für den Servoantrieb verringert sich von mehreren Stunden mit dem mechanischen Getriebe auf einige Minuten mit dem R-ntrieb. Geringere Kosten: Obwohl ein irektantrieb ein wenig teurer als ein Motor/Getriebe mit vergleichbarem rehmoment sein kann, ergeben sich geringere Gesamtkosten, wenn man den Wegfall der Teile und rbeitszeit für die zusätzlichen Komponenten einbeziehet, die für ein Servosystem mit mechanischer Kraftübertragung benötigt werden. Keine npassung der Massenträgheit erforderlich Servosysteme mit mechanischen Getrieben erfordern eine npassung der Massenträgheit, um die auf die Motorwelle zurückwirkende Lastträgheit auf das 5- bis 10-fache der Motorträgheit zu begrenzen. Wird diese Grenze überschritten, wird das System aufgrund von Stabilitätsmängeln schwer kontrollierbar. ie Einschränkungen infolge der npassung der Massenträgheit führen bei mechanischen Getriebesystemen häufig dazu, dass Konstrukteure einen größeren Motor als eigentlich erforderlich verwenden müssen. ei der irektantriebstechnologie entfallen diese uslegungsprobleme. a der Motor direkt mit der Last verbunden ist, stellen der Motor und die Last eine gemeinsame Gesamtträgheit dar. ei der Verwendung von R-Motoren ist somit keine Trägheitsanpassung erforderlich. R-nwendungen wurden in Testläufen mit Trägheitsverhältnissen von über :1 betrieben. irektantriebstechnologie uf der Grundlage der über 50-jährigen Erfahrung von Kollmorgen in der Entwicklung von elektromagnetischen und elektromechanischen ntrieben in Kombination mit unseren hohen Qualitätsansprüchen und unserem einzigartigen Service konnten wir die R-Technologie entscheidend verbessern, um die Installation und den etrieb zu vereinfachen sowie die Vorlaufzeiten zu verkürzen. artridge R ist die optimale R-Lösung für Ihre nwendung. artridge R er artridge R-Motor vereint die platzsparenden Eigenschaften und die Leistungsvorteile eines gehäuselosen R-Motors mit der einfachen Montage eines Gehäusemotors. ei dem aus einem Rotor, einem Stator und einer werkseitig eingestellten, hoch auflösenden Rückführeinheit bestehenden Motor ruht der Rotor auf den Lagern der Maschine. er Rotor wird über eine innovative Klemmkupplung mit der Last verbunden, und das Gehäuse des Motors wird wie ein herkömmlicher Servomotor über einen Lochkreis mit Zentrierung an der Maschine montiert. uf diese Weise reduzieren sich Platzbedarf und Konstruktionszeit, und das Gesamtsystem wird vereinfacht. R-nwendungen Format artridge R artridge R artridge R Verwendet für nwendungen, bei denen Größe und Gewicht minimiert werden müssen nwendungen, bei denen die Last auf die Motorlager wirkt, z.. Indexier- oder rehtische Jede nwendung mit vorhandenen Lagern S E R V O S Y S T E M - K O M P O N E N T E N I R E K T N T R I E S T E H N O L O - G I E Reduzierte Geräuschentwicklung Maschinen mit R-Motoren besitzen einen um 20 d geringeren Geräuschpegel als dieselbe Maschine mit einem mechanischen Getriebe. w w w. k o l l m o r g e n. c o m 35

3 Rotatorischer irektantrieb artridge R S E R V O S Y S T E M - K O M P O N E N T E N R O T T O R I S H E R I R E K T N T R I E R T R I G E R er rotatorische irektantrieb artridge (R) ist der erste Industriemotor, der bei geringem Platzbedarf die Leistungsvorteile der gehäuselosen R-Technologie mit dem einfachen Einbau eines Gehäusemotors kombiniert. as besondere elektromagnetische esign der artridge R-Motoren gewährleistet eine bis zu 50 % höhere rehmomentdichte als bei konventionellen Servomotoren ähnlicher augröße. ei dem aus einem Rotor, einem Stator und einer werkseitig eingestellten, hoch auflösenden Rückführeinheit bestehenden artridge R-Motor ruht der Rotor auf den Lagern der Maschine. er Rotor des artridge R wird über eine innovative Klemmkupplung mit der Maschinenwelle verbunden, und das Gehäuse des artridge R wird wie ein herkömmlicher Servomotor über einen Lochkreis mit Zentrierung an der Maschine montiert. uf diese Weise reduzieren sich Platzbedarf und Konstruktionszeit, und das Gesamtsystem wird vereinfacht. Herkömmliche Servosysteme benötigen normalerweise eine Reihe von mechanischen Komponenten zur Kraftübertragung, die nicht nur die Leistung und Zuverlässigkeit einschränken, sondern auch die etriebskosten nach oben treiben. ie artridge R-Motoren hingegen kommen ohne mechanische Komponenten zur Kraftübertragung aus. ie Vorteile liegen auf der Hand: Vorteile der artridge R-Motoren Montage innerhalb von 5 Minuten 5 augrößen, verschiedene Längen auermomentbereich: 4,57 bis 510 Nm für ein breites nwendungsspektrum Optimiertes rehmoment durch hochpoliges elektromagnetisches esign mit hohem Wirkungsgrad Integrierter hochauflösender Sinus-Encoder Positionseinheiten/Umdrehung rehzahlen von bis zu U/min erfüllen die nforderungen der meisten nwendungen mit hohem rehmoment und mittlerer rehzahl. Wird dem hohen Strombedarf der meisten nwendungen mit gehäuselosen Motoren gerecht Eine direkte Kopplung an die Last macht die Wartung von Getrieben, Riemen oder Riemenscheiben überflüssig. Geringes ogging und damit gleichmäßiger Lauf bei niedriger rehzahl ie spielfreie uslegung und umfassende Kompatibilität verbessern das nsprechverhalten des Systems. 36 K O L L M O R G E N

4 er Vorteil der artridge R-Technologie Walzenvorschubmaschine Überzeugen Sie sich selbst, wie die artridge R-Technologie zur Optimierung einer Walzenvorschubmaschine beiträgt: Kürzere Montagezeit ie Montagezeit für das ursprüngliche mechanische Getriebesystem betrug 4 Stunden. er artridge R-ntrieb hingegen lässt sich innerhalb von 5 Minuten einbauen, was deutliche Einsparungen bei der rbeitszeit bedeutet. Geringere Teilezahl as ursprüngliche mechanische Getriebesystem bestand aus 2 Halterungen, 12 Schrauben, 2 Riemenscheiben, 2 Einstellschrauben, 2 Keilen, einem Steuerungsriemen, einem Gehäuse als erührungsschutz, einem Spannsystem für den Riemen sowie der Motor-/Getriebebaugruppe. Mit dem artridge R-System reduziert sich die Teileanzahl auf den Motor und 4 Montagebolzen, sodass weniger Teile gewartet werden müssen und sich die Wartungskosten verringern. Erhöhte Genauigkeit ie besten Planetengetriebe verfügen dennoch über ein Spiel von 1 bis 2 ogenminuten. Über die Lebensdauer des Getriebes hinweg nimmt dieses Spiel zu. as artridge R-System bietet eine absolute Genauigkeit von 26 ogensekunden sowie eine Wiederholbarkeit von 0,7 ogensekunden. ie Walzenvorschubmaschine mit dem artridge R-ntrieb bietet eine Vorschubgenauigkeit von +/- 0,0005 Zoll im Vergleich zu 0,002 Zoll bei der Walzenvorschubmaschine mit mechanischem Getriebe. as bedeutet, dass die Maschinenpräzision mit dem artridge R-System um das Vierfache verbessert wurde. Höherer urchsatz ie erreichbare Maschinenzykluszeit mit dem artridge R-Systems ist doppelt so hoch wie mit mechanischem Getriebe. ies bedeutet einen um 100 Prozent höheren urchsatz. Gesteigerte Zuverlässigkeit und einfachere Wartung as artridge R-System enthält keine Teile, die mit der Zeit verschleißen, ihre Eigenschaften verändern oder ausfallen. Getriebe verschleißen, und das Spiel nimmt mit der Zeit zu. Riemen und Riemenscheiben dehnen sich und müssen gewartet werden, um die Riemenspannung aufrechtzuerhalten. urch den Wegfall dieser Komponenten bietet das artridge R-System eine höhere Zuverlässigkeit. eispiel einer Walzenvorschubmaschine Getriebe haben eine begrenzte Lebensdauer, insbesondere in anspruchsvollen zyklischen nwendungen wie einer Walzenvorschubmaschine. ei dieser Maschine muss alle Stunden das Getriebe ersetzt und alle Stunden der Riemen nachgespannt werden. er artridge R-ntrieb hingegen besitzt keine Verschleißteile und ist wartungsfrei, was die Wartung der Maschine vereinfacht und die etriebskosten senkt. Reduzierte Geräuschentwicklung as artridge R-System bietet im Vergleich zu einem Servosystem mit mechanischem Getriebe einen um 20 d geringeren Geräuschpegel. ies kann den Gesamtschalldruckpegel der Maschine erheblich reduzieren. Eine geringere Geräuschbelastung verbessert die Qualitätseinschätzung der Maschine. Und das ist richtig, denn die von Zahnrädern und Riemen erzeugten Geräusche entstehen durch den Verschleiß der Teile. Geringere Gesamtkosten Ein artridge R-Motor kostet in der Regel 20 Prozent mehr als eine vergleichbare Motor-/Getriebe-Kombination. ie geringere Teileanzahl und kürzere Montagezeit führen jedoch meist zu geringeren Gesamtkosten für die artridge R-Lösung. S E R V O S Y S T E M - K O M P O N E N T E N R O T T O R I S H E R I R E K T N T R I E R T R I G E R Walzenvorschubmaschine mit einem herkömmlichen Servomotor, Getriebe, Riemen und Riemenscheiben. ieselbe Maschine mit einem artridge R-ntrieb. Hier ist die Welle der angetriebenen Walze in den artridge R-ntrieb verlängert, und das ntriebsdrehmoment wirkt direkt an der Mechanik. w w w. k o l l m o r g e n. c o m 37

5 Rotatorischer irektantrieb artridge R S E R V O S Y S T E M - K O M P O N E N T E N R O T T O R I S H E R I R E K T N T R I E R T R I G E R Leistungsdaten für 240 V -Systeme artridge-ntrieb K Servoverstärker augröße auermoment Spitzenmoment Maximale Geschwindigkeit Gewicht Nm (lb-in) Nm (lb-in) U/min kg (lb) Trägheit (Jm) kg-cm 2 (lb-in-s 2 x10-3 ) 041 K-X (4,25) 4,57 (40,4) 12,3 (109) ,08 (9,00) 5,86 (5,19) 041 K-X (4,25) 4,52 (40,0) 12,2 (108) ,08 (9,00) 5,86 (5,19) 042 K-X (4,25) 8,25 (73,0) 22,2 (196) ,67 (12,5) 8,87 (7,85) 042 K-X (4,25) 8,45 (74,8) 22,8 (202) ,67 (12,5) 8,87 (7,85) 043 K-X (4,25) 11,1 (98,2) 30,0 (265) ,26 (16,0) 11,9 (10,5) 043 K-X (4,25) 11,2 (99,1) 30,2 (267) ,26 (16,0) 11,9 (10,5) 044 K-X (4,25) 13,9 (123) 37,4 (331) ,84 (19,5) 14,9 (13,2) 044 K-X (4,25) 14,1 (125) 37,9 (335) ,84 (19,5) 14,9 (13,2) 051 K-X (5,43) 11,7 (104) 30,2 (267) ,39 (18,5) 27,4 (24,2) 051 K-X (5,43) 11,9 (105) 30,6 (271) ,39 (18,5) 27,4 (24,2) 052 K-X (5,43) 16,9 (150) 43,1 (381) ,7 (23,5) 35,9 (31,8) 052 K-X (5,43) 16,5 (146) 42,3 (374) ,7 (23,5) 35,9 (31,8) 053 K-X (5,43) 21,0 (186) 54,1 (479) ,2 (29,0) 44,3 (39,2) 053 K-X (5,43) 20,2 (179) 50,1 (443) ,2 (29,0) 44,3 (39,2) 054 K-X (5,43) 24,9 (220) 63,8 (565) ,4 (34,0) 52,8 (46,7) 054 K-X (5,43) 23,8 (211) 61,2 (542) ,4 (34,0) 52,8 (46,7) 061 K-X (7,40) 33,8 (299) 86,8 (768) ,6 (41,0) 94,1 (83,2) 061 K-X (7,40) 32,6 (288) 75,6 (669) ,6 (41,0) 94,1 (83,2) 062 K-X (7,40) 48,4 (428) 117 (1040) ,6 (52,0) 126 (112) 062 K-X (7,40) 44,6 (395) 102 (900) ,6 (52,0) 126 (112) 063 K-X (7,40) 61,8 (547) 157 (1380) ,0 (63,0) 157 (139) 063 K-X (7,40) 59,0 (522) 136 (1200) ,0 (63,0) 157 (139) 091 K-X (9,68) 50,2 (444) 120 (1060) ,7 (61,0) 280 (248) 092 K-X (9,68) 102 (900) 231 (2050) ,3 (91,0) 470 (416) 093 K-X (9,68) 139 (1230) 317 (2800) ,4 (120) 660 (584) 131 K-X (13,8) 189 (1670) 395 (3500) ,5 (140) 1240 (1100) 131 K-X04806* 350 (13,8) 190 (1680) 396 (3500) ,5 (140) 1240 (1100) 132 K-X (13,8) 362 (3200) 818 (7240) (223) 2250 (1990) 132 K-X04806* 350 (13,8) 361 (3190) 759 (6720) (223) 2250 (1990) 133 K-X (13,8) 499 (4410) 1070 (9890) (292) 3020 (2670) 133 K-X04806* 350 (13,8) 510 (4510) 1090 (9700) (292) 3020 (2670) Leistungsdaten für 400/480 V -Systeme artridge-ntrieb Maximale augröße auermoment Spitzenmoment Gewicht Trägheit (Jm) Geschwindigkeit K U/min Servoverstärker kg-cm Nm (lb-in) Nm (lb-in) 400 V 480 V kg (lb) (lb-in-s 2 x10-3 ) H041 K-X (4,25) 4,56 (40,4) 11,3 (100) ,08 (9,00) 5,86 (5,19) H042 K-X (4,25) 8,26 (73,1) 19,0 (168) ,67 (12,5) 8,87 (7,85) H043 K-X (4,25) 11,1 (98,2) 25,3 (224) ,26 (16,0) 11,9 (10,5) H044 K-X (4,25) 13,9 (123) 31,6 (280) ,84 (19,5) 14,9 (13,2) H051 K-X (5,43) 11,7 (104) 28,0 (248) ,39 (18,5) 27,4 (24,2) H052 K-X (5,43) 16,9 (150) 43,1 (381) ,7 (23,5) 35,9 (31,8) H053 K-X (5,43) 21,0 (186) 54,1 (479) ,2 (29,0) 44,3 (39,2) H054 K-X (5,43) 24,9 (220) 63,8 (565) ,4 (34,0) 52,8 (46,7) H061 K-X (7,40) 33,8 (299) 86,8 (768) ,6 (41,0) 94,1 (83,2) H062 K-X (7,40) 48,4 (428) 117 (1040) ,6 (52,0) 126 (112) H063 K-X (7,40) 61,8 (547) 157 (1380) ,0 (63,0) 157 (139) H063 K-X (7,40) 59,0 (522) 136 (1200) ,0 (63,0) 157 (139) H091 K-X (9,68) 50,2 (444) 120 (1060) ,7 (61,0) 280 (248) H092 K-X (9,68) 102 (900) 231 (2050) ,3 (91,0) 470 (416) H093 K-X (9,68) 139 (1230) 317 (2800) ,4 (120) 660 (584) H131 K-X (13,8) 189 (1670) 395 (3500) ,5 (140) 1240 (1100) H131 K-X04807* 350 (13,8) 190 (1680) 396 (3500) ,5 (140) 1240 (1100) H132 K-X (13,8) 362 (3200) 818 (7240) (223) 2250 (1990) H132 K-X04807* 350 (13,8) 361 (3190) 759 (6720) (223) 2250 (1990) H133 K-X (13,8) 499 (4410) 1070 (9480) (292) 3020 (2670) H133 K-X04807* 350 (13,8) 510 (4510) 1090 (9700) (292) 3020 (2670) *Verfügbar ab K O L L M O R G E N

6 artridge R 04, 05 und 06 bmessungen artridge-ntrieb artridge R 09 und 13 bmessungen artridge-ntrieb (H) (8,03) 246 (9,68) 149 (5,88) 182 (7,18) (H) (9,96) 246 (9,68) 149 (5,88) 182 (7,18) (H) (11,9) 246 (9,68) 149 (5,88) 182 (7,18) (H) (9,09) 350 (13,8) 200 (7,87) 256 (10,1) (H) (11,9) 350 (13,8) 200 (7,87) 256 (10,1) (H) (14,6) 350 (13,8) 200 (7,87) 256 (10,1) (H) (6,73) 108 (4,25) 59 (2,31) 93 (3,67) (H) (7,95) 108 (4,25) 59 (2,31) 93 (3,67) (H) (9,17) 108 (4,25) 59 (2,31) 93 (3,67) (H) (10,4) 108 (4,25) 59 (2,31) 93 (3,67) (H) (7,68) 138 (5,43) 76 (3.00) 108 (4,25) (H) (8,66) 138 (5,43) 76 (3,00) 108 (4,25) (H) (9,65) 138 (5,43) 76 (3,00) 108 (4,25) (H) (10,6) 138 (5,43) 76 (3,00) 108 (4,25) (H) (8,90) 188 (7,40) 99 (3,88) 133 (5,25) (H) (10,2) 188 (7,40) 99 (3,88) 133 (5,25) (H) (11,6) 188 (7,40) 99 (3,88) 133 (5,25) O-RING-IHTUNG S E R V O S Y S T E M - K O M P O N E N T E N R O T T O R I S H E R I R E K T N T R I E R T R I G E R urchbohrung (optional) w w w. k o l l m o r g e n. c o m 39