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Digital Scout Hannover Messe 2022

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Digital Scout Hannover Messe 2022

HANNOVER MESSE

HANNOVER MESSE 2022 KRAFT STATT DRUCK Schnelle und präzise Bewegungen sind das A und O in der Lineartechnik. Als Alternative zu hydraulischen und pneumatischen Systemen haben sich Linearaktuatoren mit elektromechanischen Zug-/Druck-Kraftaufnehmern etabliert. Sie überzeugen durch ihre Sparsamkeit, Kompaktheit und Wartungsfreundlichkeit. Linearantriebe halten unzählige Arbeitsprozesse in Bewegung, vom Teilestanzen bis zum Ausbaggern einer Baugrube. In industriellen Anwendungen spielen wegen ihrer schnellen und präzisen Verstellbewegungen vor allem pneumatische Systeme eine große Rolle. Neben dieser klassischen und bewährten Antriebsart hat sich in den letzten Jahren eine neue etabliert, der elektrische Linearaktuator. Die Kombination aus Motor und mechanischem Schubaggregat findet zunehmend größere Verbreitung, vor allem in Industrieverfahren als Alternative zu pneumatischen Antrieben. Anzeichen eines Wandels gibt es ebenfalls bei den typischen Applikationen für Hydrauliksysteme in der Baumaschinen-Branche. Die Vorteile solcher E-Lösungen liegen auf der Hand: Die Antriebe sind kompakt und können im Baukastensystem an jede Anwendung individuell angepasst werden. Sie setzen die Energie direkt in Bewegung um und benötigen keine Flüssigkeit bzw. Druckluft als Zwischenmedium. Demzufolge entfällt das dafür notwendige Equipment wie Pumpen bzw. Kompressoren samt Leitungen und Schläuchen, was den Wartungsaufwand reduziert und eine Leckage als potenzielle Fehlerquelle ausschließt. ENERGIE SPARSAM EINSETZEN Dr.-Ing. Markus Heidl, Produktmanager Kraft, WIKA Alexander Wiegand SE & Co. KG, Klingenberg. Zugleich arbeiten Elektroantriebe sparsam: Sie setzen Energie lediglich für die eigentliche Bewegung ein, während Pneumatikund Hydrauliksysteme permanent Druck aufrechterhalten müssen. Genau aus diesem Grund hat ein deutscher Autokonzern zum Beispiel die Punktschweißung in der Karosseriefertigung von Pneumatik auf elektrischen Antrieb umgerüstet: Die Erzeugung eines konstanten Grunddrucks von 10 bis 12 bar war im Vergleich zu kostenintensiv. Ohne Druck als zentrale Antriebskomponente konzentriert man sich bei elektrischen Linearaktuatoren auf die Kraftmessung, um den Bewegungsablauf zu überwachen und zu regeln. Entsprechend der Applikationsbreite müssen dabei unterschiedliche Kräfte erfasst werden, z. B. Fügekräfte bei Roboterarmen, Scherkräfte beim Stanzen, Anpresskräfte bei der Kennzeichnung von Lieferungen im Versand, Presskräfte beim Crimpen oder Druckkräfte beim Punktschweißen. Für diese Aufgaben kommen in erster Linie elektromechanische Zug-/Druck-Kraftaufnehmer infrage. Dabei handelt es sich um Deformationskörper, die sich unter Einwirkung einer Kraft verformen. Aufgebrachte Dehnungsmessstreifen wandeln diese mechanische, reversible Verformung in ein proportionales elektrisches Ausgangssignal um. KRAFTAUFNEHMER MIT DÜNNFILMTECHNIK Zwar könnten Anwender die Endgeräte eines Antriebs, zum Beispiel eine Schweißzange oder ein Stanzwerkzeug, über Sensoren für die Messgröße Zeit oder Weg an die gewünschte Position bringen. Doch nur die Kraftmesstechnik ermöglicht zudem eine umgehende automatische Fehlererkennung. Ein plötzlicher Kraftanstieg über die definierte Obergrenze hinaus kann zum Beispiel auf einen Spahn oder eine Verkantung zurückzuführen sein. Eine Fehlermeldung dieser Art ist vor allem in automatisierten Prozessen mit Sekundentakten unerlässlich. Ohne ein solches Signal kann eine unkontrollierte Kraft in kürzester Zeit ganze Produktchargen zunichtemachen. Aufgrund ihrer Performance eignen sich besonders Zug-/Druck-Kraftaufnehmer mit 46 DIGITAL SCOUT Ihr Kompass zur Hannover Messe 2022

HANNOVER MESSE 2022 Druckkraftaufnehmer sind Deformationskörper, die sich unter Einwirkung einer Kraft verformen Dünnfilmtechnik für Antriebe in Industriemaschinen wie Einpresskits oder Fügemaschinen. Deren Sensor wird nacheinander aus mehreren dünnen Schichten aufgebaut (gesputtert). Eine davon enthält vier Dehnungsmessstreifen, die zu einer Wheatstone- Brücke verschaltet werden. Für redundante Ausführungen können auch ohne Weiteres acht Messstreifen aufgebracht werden. Der fertige Sensor wird anschließend automatisch in den Kraftflusskanal des Aufnehmer-Grundkörpers geschweißt. Gemeinsam mit einem Verstärker für das Ausgangssignal wird die Messzelle zu einer kompakten und temperaturkompensierten Messeinheit kombiniert. Kraftaufnehmer dieser Kategorie können flexibel eingesetzt werden. Die Geräte aus der Typenreihe F23 von Wika zum Beispiel sind für eine Nennkraft bis 500 kN ausgelegt. Sie arbeiten mit den gängigen Analogsignalen 4 – 20 mA und 0 – 10 V sowie mit dem Kommunikationsprotokoll CANopen. Vor allem die Ausführung mit dem digitalen Ausgang eignet sich für die Integration in automatisierte Prozesse. BELIEBIG POSITIONIERBAR Dünnfilm-Kraftaufnehmer können aufgrund des Einschraubgewindes ohne großen Aufwand in nahezu jeden Linearantrieb eingebaut werden. Die Position spielt keine Rolle, da die Last innerhalb der Kraftkette eines Antriebs überall gleich ist. Bei einem großen Teil der Antriebe wird das Messgerät an der Krafteinleitung, also am Ende des Schubaggregats, platziert, weil dies dort am einfachsten möglich ist. Dies ist zum Beispiel bei Einpressoder Stanzmaschinen der Fall. Bei einer X-Typ-Schweißzange hingegen kontrolliert der Sensor die Kraft im Motorbereich am Ausgangspunkt der Scherenbewegung. Bei aller Freiheit der Positionierung müssen Anwender beim Einbau des Kraftaufnehmers die Querkraft als potenziellen Störfaktor ins Kalkül ziehen. Diese darf einen Wert von 5 % der Nennkraft KRAFTSENSOREN BIETEN ECHTEN MEHRWERT Die Maschinen von morgen richten sich immer weiter nach dem Nutzen des Anwenders. Bisher wurde die Kraft zwar günstig, aber nur indirekt gemessen, die Fehlerbalken summieren sich entsprechend für den gesamten Prozess. Durch die direkte Messung bieten Kraftsensoren einen Mehrwert, der sich sehr schnell amortisiert. DR.-ING. MARKUS HEIDL, WIKA Alexander Wiegand SE & Co. KG, Klingenberg Ihr Kompass zur Hannover Messe 2022 DIGITAL SCOUT 47