Schleifringe Feingefühl für pneumatische Greifer

Pneumatische Schwenk- und Drehmodule kommen unter anderem in Achsportalen für die Rotation von Greifern zum Einsatz. In einer kundenspezifischen Version der Zimmer Group kommen kompakte, flanschlose SVTS-A-Schleifringe von Servotecnica zum Einsatz.

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Servotecnica GmbH

Wenn Greifer in Achsportalen um die eigene Achse rotieren sollen, benötigen sie konstruktive Hilfe – beispielsweise von sogenannten Flachschwenkeinheiten, wie sie die Zimmer Group herstellt. Sie werden in elektrisch und pneumatisch angetriebenen Versionen gebaut.

Flachschwenkeinheiten mit Pneumatikantrieb

Zu den pneumatischen Zimmer-Flachschwenkeinheiten gehört die Serie SF-C. Sie besteht aus zwei parallel angeordneten, doppelwirkenden Pneumatikzylindern, die gegeneinander laufen und über Zahnstangen ein senkrecht stehendes Zahnrad zwischen den Zylindern antreiben. Das Zahnrad sitzt am Ende einer zweifach kugelgelagerten Hohlwelle. Am anderen Ende befindet sich eine Flanschplatte, auf der ein anwendungsspezifischer Greifer montiert wird. So wird aus einer Linearbewegung eine Drehbewegung, deren Geschwindigkeit über je eine Drosselverschraubung an den beiden Pneumatikzylindern feinreguliert werden kann.

Die Serie SF-C erreicht Schwenkwinkel von 90° bis 180° und aufgrund ihrer groß dimensionierten Lagerung und der Hohlwelle hohe Kräfte und Drehmomente bis 130 Nm. Bis zu 107 wartungsfreie Zyklen gibt der Hersteller an. Durch ihre Endlagendämpfung können die Einheiten mehr Masse in kurzer Zeit schwenken. Denn die von der Zimmer Group 1992 selbst entwickelten Stoßdämpfer mit Wendelnuttechnologie bieten eine sehr gute Endlagendämpfung. Ein weiteres Detail ist die große Mittenbohrung in der Hohlwelle: Sie ermöglicht die Reduktion von Störkonturen in der Anwendung, indem Versorgungsleitungen direkt durch die Mitte des zentralen Drehflansches geführt werden können.

Schleifringe für die Signalübertragung

Die Flachschwenkeinheiten werden normalerweise in Kombination mit Robotergreifern eingesetzt, die auf dem Flanschteller montiert sind. Zur Positionsabfrage an den Greifern kommen meist induktive Sensoren zum Einsatz, die mit Spannung versorgt und deren Signale übertragen werden müssen. Um die elektrischen Kontakte für Sensorsignale zwischen den beiden Seiten der drehbaren Verbindung sicherzustellen, eignen sich kompakte Schleifringe, wie sie Servotecnica bietet.

Das mit der Entwicklung und Modellpflege der Flachschwenkeinheiten befasste Konstruktionsbüro der Zimmer Group suchte 2018 für eine kundenspezifische Ausführung der Serie SF-C einen passenden Schleifring, der so kompakt wie möglich sein sollte und stieß auf der Suche nach alternativen Lieferanten auf die Produkte von Servotecnica. Geschäftsführer Christian Becker erklärt: „Es handelte sich um eine Kleinserie Schleifringe unserer Baureihe SVTS A 03 im Durchmesser 12 mm aus unserem Standardportfolio, die wir nach persönlicher Beratung zur Abstimmung der genauen Anforderungen direkt ab Werk anbieten konnten. Gründe für diese Auswahl waren vor allem die kompakte Baugröße und die Anpassungsmöglichkeit beim Flansch.“

Extrem kompakte Abmessungen

Die kompakten, gekapselten Servotecnica-Schleifringe der Baureihe SVTS A sind kugelgelagert und haben ein robustes Kunststoff- oder Aluminiumgehäuse. Sie bieten Drehzahlen bis zu 250 min^-1 und sind in Größen von 12, 15, 22 und 25 mm erhältlich. SVTS-A-Schleifringe haben die Schutzart IP 51 und eignen sich für Temperaturbereiche von –20 °C bis 80 °C, es ist aber auch Schutzart IP 67 für Temperaturen bis –40 °C möglich.

Die Schleifring-Serie SVTS A stellen aufgrund ihrer extrem kompakten Abmessungen eine niedrige Außendrehzahl zwischen Ringen und Bürsten sicher. Dadurch wird der Materialverbrauch reduziert und die Lebensdauer erhöht. Die zwischen Ringen und Bürsten verwendete Gold-Gold-Technologie minimiert Rauschen und Störungen und ermöglicht eine hohe Datenrate und schnelle Signalübertragung. Die Schleifringe dieser Serie sind in vielen Konfigurationen mit 3 bis 56 Schaltungen erhältlich.

Es geht aber noch platzsparender: Der SVTS A Micro weist dieselben Leistungsdaten wie die Standardausführung auf, hat aber einen Durchmesser von nur 7,9 mm. In der Länge misst er 11,2 mm. Dennoch bietet er sechs Schleifbahnen, verfügt über eine 0,25-A-Stromversorgung und erreicht eine Drehzahl von 200 min^-1.

Schleifring

Effizienter Rotationsgussprozess

Standard kundenspezifisch modifiziert

Das Grundmodul der Flachschwenkeinheit war ein Katalogmodell, das auf Kundenwunsch modifiziert wurde. So sollte für die Abfrage von vier Sensoren am Greifer kein Anschlusskabel durch die Hohlwelle geführt werden, sondern die Durchführung für die Sensoranschlüsse über einen Schleifring erfolgen. Der flanschlose Servotecnica-Schleifring wurde deshalb in einer Hülse platziert und durch einen O-Ring im oberen Teil der Hohlwelle fixiert. Die lockere Klemmung reicht aus, damit sich der kugelgelagerte Schleifring auch ohne Flanschbefestigung nicht mitdreht. Der Flanschteller der Einheiten wiederum kann mit einer bis zu achtfachen integrierten Luftführung ausgestattet werden. Im beschriebenen Fall waren es vier. Über die Luftführungen wird die Druckluft zum Öffnen und Schließen der Greifer schlauchlos übertragen, ohne dass das angeschlossene Schlauchpaket mitgeschwenkt werden muss.

Der von der Zimmer Group konstruierte, serienmäßige Drehverteiler befindet sich unter dem Flanschteller zwischen dem Schleifring und dem Zahnrad auf der Hohlwelle. Dort sind ringförmige Nuten gefräst, die mit Rotationsdichtungen abgedichtet werden. Durch die Nuten fließt die Druckluft sicher zu den Bohrungen im Flanschteller. Bei der Zimmer Group ist man sehr zufrieden mit der realisierten Variante.

* Alessandro Gomarasca, Export Manager Servotecnica SpA, Nova Milanese

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