Schwenkanbtrieb mit patentierter Prellabfrage der Stoßdämpfer.

Schwenkanbtrieb mit patentierter Prellabfrage der Stoßdämpfer. Friedemann Wagner

Hydraulische und pneumatische Stoßdämpfer sind in der Handhabungstechnik gängige Bauteile zum Abbremsen hoher Linear- oder Drehgeschwindigkeiten. Als Verschleißteile verlieren Stoßdämpfer jedoch über die Zeit ihren Dämpfungs-Charakter und können bei Ausfall zur Zerstörung einzelner Elemente, ganzer Einheiten oder zum Produktionsstillstand mit hohen Folgekosten führen. Dem beugt ein patentiertes Anschlagsystem der Firma Friedemann Wagner vor, das beispielsweise in deren Schwenkantrieben zum Einsatz kommt und in Kombination mit einer Abfrage in der Steuerung genau diese kritische Situation rechtzeitig erkennt.

Externe Anschläge geben Halt

Zwei im Inneren der Schwenkeinheit befindliche Zahnstangen (Kolben) arbeiten bei Druckluft gegenläufig. Die Translation der Kolben wird über eine verzahnte Welle in eine Rotation umgesetzt. Ein Kolbenhub entspricht dabei der Drehung von einer Endlage in die andere. Externe Anschläge bieten in den Endlagen zuverlässig und spielfrei die komplette Haltekraft, da das Antriebsmoment dem Haltemoment entspricht. Anschläge sorgen vor allem als Flächenanschlag auf lange Sicht für eine hohe Genauigkeit, die für exakte und reproduzierbare Prozessvorgänge und eine konstante Zuverlässigkeit der Gesamtanlage wichtig ist. Per patentiertem Anschlag-System wird bei den Wagner-Schwenkantrieben die Einstellung des kompletten Drehwinkels zwischen 0° und 190° durch Ein- oder Ausschrauben der Anschläge realisiert. Gleichzeitig nehmen die Anschlagschrauben spezielle Initiatoren auf, welche die jeweilige Endlage erfassen. Diese Sensoren werden per Gewindebuchsen in die hohle Anschlagschraube gedreht – auf einige Hundertstel Millimeter genau.

In den Anschlagschrauben sind die Initiatoren montiert.

In den Anschlagschrauben sind die Initiatoren montiert. Friedemann Wagner

Durch die exakte Abfrage beider Endlagen auf einer Seite des Antriebs kann die Steuerung den Ausfall der Stoßdämpfer indirekt über ein Prellen der Endlagen-Quittierung erkennen – die Voraussetzung für ein Anhalten der Applikation bevor Folgeschäden auftreten können.

Die in den Anschlagschrauben verbauten induktiven Initiatoren (Typ NSS, Näherungs-Schalter-Satz) sind Schließer (NO) mit 6,5 mm Durchmesser. Elektrisch sind die Sensoren für Dreidrahttechnik für 24V DC (10 bis 30V DC) ausgelegt. Der Schaltabstand beträgt (typabhängig) etwa 1 mm, bei einer Schaltfrequenz von 1,5 kHz, die Strombelastbarkeit liegt (typabhängig) zwischen 100 und 200 mA. Eine Einschaltimpuls-Unterdrückung sowie Kurzschluss- und Verpolschutz sind integriert. Insofern entspricht die elektrische Ausstattung handelsüblicher Initiatoren – das Befestigungs-Prinzip ist die Besonderheit.

Fest fixiert und dennoch drehbar

Die außen liegende Gewindehülse dient zur axialen Justage des Sensors. Der Abstand zur ringförmigen Anschlagfläche bestimmt die Auslösegenauigkeit, die der Anwender applikationsspezifisch einstellt. Nach der Justage wird die Gewindehülse gegen die Anschlagschraube geklemmt und somit fixiert.

FUP-Darstellung der Prellabfrage

FUP-Darstellung der Prellabfrage Friedemann Wagner

Die Konstruktion ermöglicht trotz der axialen Fixierung immer noch, den Sensor zu drehen – ein Vorteil wenn abgewinkelte Steckverbinder zum Anschluss genutzt werden. Die Integration des Sensors in die Anschlagschraube ermöglicht nicht nur die exakte Endlagenabfrage, sondern spart vor allem Platz.

Falls Anwender ihre Standard-Initiatoren nutzen wollen, können diese mittels Befestigungssätze in die Anschlagschraube integriert werden. Die Präzision der Endlagenabfrage ist Prinzip-bedingt mit den Näherungsschaltern der Serie NSS jedoch höher. Bei kleineren Anschlagschrauben, die in den kleineren Handhabungseinheiten von Wagner verbaut sind, kommen Initiatoren mit 4 mm Durchmesser zum Einsatz.

Prellabfrage bei Schwenkeinheiten

Hinsichtlich der typischen Prellzeiten der Schwenkantriebe abhängig von den Massenträgheitsmomenten, hat Wagner interne Tabellen für die Abfrage in den Steuerungen erstellt. Allerdings zeigt die Praxis, vielfältige Einbausituationen: Es gibt Anwender die infolge der gewählten Stoßdämpferwirkung den Initiator axial sehr weit aus der Schraube ausdrehen (Grenze: Schaltabstand). Andere wiederum fixieren die Sensoren fast bündig zur Ringfläche der Anschlagschraube. Somit differieren die Zeitpunkte der Abfrage von Applikation zu Applikation und die Sensibilität der Prell-Abfrage variiert: Je später der Sensor schaltet, umso empfindlicher die Prellabfrage. Ist der Initiator fast bündig montiert muss der Prellweg größer als der Schaltabstand des Initiators sein. Ansonsten wird er nicht detektiert. Oder: Der Prellweg muss größer als der wirkende Schaltabstand des Sensors sein. Daher lässt sich die Prellabfrage nur als allgemeines Programm-Schema abbilden.