Schwenk doch mal ein

Fertigungsautomation

Schwenkeinheit - Pneumatische Schwenkeinheiten wandeln die Linearbewegung der meist als Zahnstangen ausgeführten Kolben in eine Rotationsbewegung um. Die Friedemann Wagner GmbH hat als Hersteller seit fast 40 Jahren diese Drehachse in verschiedenen Stufen weiterentwickelt.

18. September 2018
Bild: Friedemann Wagner GmbH
Bild 1: Schwenk doch mal ein (Bild: Friedemann Wagner GmbH )

Pneumatische Schwenkeinheiten sind weit verbreitete Handhabungseinheiten und drehen etwas mehr als 180 Grad, um Freiheitsgrade für Installation und Montage zu bieten.

Anhand dreier, nach wie vor aktiver Typenreihen werden im Folgenden gängige, am Markt vertretene Lösungsansätze erläutert. Das Modul SHE-N steht stellvertretend für ein weitverbreitetes, simples Konstruktionsprinzip: Die Beeinflussung des Drehwinkels erfolgt per Anschlag direkt auf die Zahnstange.

Die leidige Physik

Wie bei den meisten Herstellern ist der drehende Abgang zur Applikation lediglich als Welle ausgeführt.

Dieses Design baut nieder und kostengünstig, doch die »leidige Physik« spielt an ein paar Stellen mit: Für eine Drehbewegung muss unabdingbar Spiel im Antrieb sein – somit bestimmt bei diesem Ansatz das Getriebe die Wiederholgenauigkeit der Endlage.

Da die Anschläge direkt auf der Zahnstange wirken, ist die Verzahnung unmittelbar und stets der Impulslast ausgesetzt. Beides zusammen beeinflusst sich gegenseitig in puncto technischer Daten und Langlebigkeit.

Bei höheren Lasten besteht prinzipbedingt auf der gegenüberliegenden Seite entsprechend Platzbedarf für Stoßdämpfer. Oder die Dämpfer sind aufwendig, wartungsunfreundlich und thermisch ungünstig im Inneren von Schwenkantrieben zu finden.

Reproduzierbarkeit

Wird alternativ die Drehbegrenzung lediglich über den Dämpfer bestimmt, ist die Reproduzierbarkeit der Endlagen abhängig von einem beweglichen System sowie dessen Eigenschaften. In Betracht gezogen werden an der Stelle unter anderem die Dämpfercharakteristik, der wirksame Hub, die Alterung und die Temperatur.

Bei internen Anschlägen werden die finalen Winkelgrade vor der Endlage nur mit der Kraft eines Antriebskolbens in Richtung der Anschlagschraube angefahren. Trotz einer doppelt beaufschlagten Einheit steht bei intern angeschlagenen Systemen in der Endlage also nur etwa die Hälfte des Nenndreh-momentes zur Verfügung.

Kostengünstig, aber aufwendig

Zu guter Letzt ist durch die kostengünstige Platzierung der Anschlagschrauben im Druckraum deren Einstellung oder Änderung etwas aufwendiger – es muss drucklos geschaltet werden. So entstand mit Überarbeitung der Konstruktion die SHE-A als Variante mit externem Anschlag.

Nachteile kompensiert

Obige Nachteile werden durch aufgesetzte Anschläge kompensiert, die der Kunde zur Einstellung komplett von außen erreicht. Mit einem externen Anschlag verlagert sich die mechanische Impulslast weg vom Getriebe und die Wiederholgenauigkeit verbessert sich messbar. Konstruktiv ergibt sich ein weiterer Vorteil: Ein externer Anschlag bietet auch in den Endlagen das volle Drehmoment.

Störkanten

Leider ist jedoch auch dieser Schwenkantrieb nicht für alle Anwendungen uneingeschränkt geeignet, denn es ergeben sich nun Störkanten in mindestens zwei verschiedene Richtungen. Die oben aufgesetzten Anschläge brauchen Platz in der Höhe. Außerdem gilt: Für größere Änderungen des Drehwinkels müssen die Blöcke mechanisch umgesetzt werden.

Die aktuellste Typenreihe der Wagner-Schwenkeinheiten eliminiert funktional die meisten vorab beschriebenen Unwägbarkeiten: Die Aufnahme der Anschlagschrauben ist fester Bestandteil des aus hochfestem Aluminium gefrästen Gehäuses. Durch zwei drehbar gelagerte Anschlagblöcke ergibt sich, zusammen mit den Anschlagschrauben, ein komplett von außen einstellbarer Schwenkbereich bei ringflächigem Anschlag.

Hohe Wiederholgenauigkeit

Über das Feingewinde der Anschlagschraube und anschließendem Kontern wird das exakte Einrichten für hohe Wiederhol-genauigkeit ermöglicht. Der externe Anschlag bringt volles Drehmoment in den Endlagen, entlastet den Antrieb und entkoppelt die Genauigkeit vom Getriebe, was die Lebensdauer und Präzision positiv beeinflusst. Durch das patentierte Anschlagsystem, bei dem der induktive Initiator in der hohlen Anschlagschraube sitzt, zeigen jetzt alle Störmassen in eine Richtung. Zusammengenommen sind das klare Vorteile in Bezug auf die Einrichtung, den Einbau und den Platzbedarf.

Sensor erkennt Ausfall

Der spezielle Sensor, vor allem dessen Position unmittelbar an der Endlage, ermöglicht das Erkennen eines Stoßdämpferausfalls und kann den Kunden so vor Folgeschäden und Stillstandszeiten schützen. Die Dämpferposition ist zweckmäßigerweise so gewählt, dass sie von außen erreichbar ist – zur Erleichterung von Wartung, Austausch oder Adaption.

Anschlagfläche ab Werk

Die sonst übliche »Abgangs-Welle« ist ab Werk gleich als Anschlagfläche ausgeführt. Sie dient per Rastermaß und Zentriersystem dem direkten Montieren des Aufbaus. Gleichzeitig finden dort Luft- und Signal-Durchführungen ihren Platz und ermöglichen Struktur und einfache Installation.

Durchdachte Abstufungen und Ausführungen der Schwenkeinheiten bieten ein breites Spektrum an Einsatzmöglichkeiten.

www.wagnerautomation.de Motek: Halle 3, Stand 3301

Erschienen in Ausgabe: 05/2018