Stootdempers garanderen veiligheid

Vier veiligheidsstootdempers van ACE beschermen de eindbuffer van een direct aangedreven planaire motor. Deze motor werd ontwikkeld door het ‘Institut für Fertigungstechnik und Werkzeugmaschinen' (IFW) van de Leibniz Universität Hannover.

Het innovatieve concept is zeer bruikbaar voor ultradynamische machines en zorgt oa. voor de stijging van de productiviteit van gereedschapsmachines. Het project uit Hannover wordt sinds 2010 gesubsidieerd door de ?Deutsche Forschungsgemeinschaft ? (DFG) en is bedoeld voor grondig onderzoek naar een tweeassig, direct aangedreven systeem in gereedschapsmachines. Naast het werk aan de motor besteedde het IFW-Team extra aandacht aan de bescherming van de eindbuffers van het systeem. Volgens ingenieur-wetenschappers Jan Friederichs en Jonathan Fuchs was het vooral in de ontwikkelingsfase belangrijk om het prototype zo go ed mogelijk te beschermen, om zo onnodige uitval, kosten en tijdsverlies te vermijden en geen vertraging op te lopen. De twee hebben samen met andere wetenschappelijke medewerkers en hun professor in het verleden al goede ervaringen opgedaan met de machineonderdelen van ACE Stoßdämpf er GmbH. Jan Friederichs legt uit: “Als IFW vertragers nodig heeft, nemen we graag contact op met ACE.” Jonathan Fuchs beaamt de goede ervaringen met het bedrijf. Hij en andere onderzoekers maken vaak gebruik van een op de website van ACE aangeboden tool waarmee ze oa. de haalbaarheid van nieuwe ideeën wat betreft he t formaat van de gebruikte veiligheidsstootdempers controleren. Daarbij moet bijv. rekening gehouden worden met de massa, de botsingssnelheid op de stootdemper(s) en eventueel aanwezige aandrijfkrachten of aandrijfmoment. Bij de zoektocht naar een geschikte oplossing ging men ervan uit dat in het uiterste geval een massa van 10 kg met een snelheid van 4 m/s met een aandrijfkracht van 500 N op de stootdemper botst. De combinatie van kinetische en aandrijfenergie was goed voor een totale energie/slag van 104,5 Nm. Op basis van de verzamelde data en rekening houdend met het feit dat er bij doorontwikkeling niet steeds weer n ieuwe dempers ingebouwd kunnen worden, viel de keuze op vier veiligheidsstootdempers van het type SCS33-50 EUD.

Geheel automatisch: zelfstellende veiligheidsstootdempers bouwen kinetische energie af

De veiligheidsstootdempers uit de reeks SCS33 tot 6 4 kenmerken zich door een unieke dempingstechniek, een geharde geleiding en een door gaande draad. Deze stootdemperserie van ACE is speciaal geschikt voor noodstops en kan door haar compacte formaat in de afmetingen M33 x 1,5 tot M64 x 2 worden gebruikt voor de meest uiteenlopende toepassingen, zoals in portaal-, transportinstallaties of assemblageautomaten. Materiaal en techniek van de zelfstellende machineonderdelen zijn goed voor een standtijd van 1000 belaste cycli. De stootdemperhuls, zuigerstang, kop en toebehoren bestaan daarbij uit staal dat op verschillende manieren is bewerkt, de drukveer is verzinkt of voorzien van een kunststofcoating. De maximale levensduur wordt bereikt als de omgevingstemperatuur tussen de -12 ° C en 70 °C ligt. Mocht er een stootdemper aan vervanging toe zijn, dan is dit dankzij een uit gebreid assortiment aan toebehoren en bevestigingen heel eenvoudig. In combinatie met de compacte vorm is ook een latere integratie in bestaande projecten zonder problemen mogelijk. De bij de planaire motor toegepaste modellen kunnen bij een maximale slag van 50 mm zonder vaste aanslag 620 Nm per slag opnemen. ACE heeft naast deze varianten ook andere geoptimaliseerde dempers op voorraad. De krachtopname hiervan is 50 procent hoger en bedraagt 950 Nm/slag . De levensduur beperkt zich dan tot max. 5 slagen.

Innovatieve planaire motor met hoge voedingskracht

Het bijzondere aan de planaire motor, gebaseerd op het principe van directe lineaire meer- coördinaten aandrijving, is de hoge voedingskracht. Daarmee wint deze oplossing het van alle andere huidige planaire aandrijfconcepten. Deze zij n meestal gebaseerd op het reluctantieprincipe voor het ontstaan van de voedingskracht op één niveau. Dit principe zorgt ervoor dat dergelijke motoren slechts relatief geringe voedingskrachten ontwikkelen. De in de IFW ontwikkelde motor maakt vooral indruk door de innovatieve technologie voor kruiswikkelingen. Daarbij worden de wikkelingen voor de afzonderlijke voedingsrichtingen verticaal ten opzichte van elkaar gestapeld. Omdat de twee wikkelsystemen elkaar minimaal beïnvloeden, is de toepassing van een standaard asregelaar mogelijk. Door de toepassing van permanente magneten in een schaakbordpatroon bereikt de planaire motor een grote krachtdichtheid en kan daarom voor ultradynamische gereedschapsmachines worden gebruikt.

De motor werd bovendien, wat betreft de voor lineaire en directe aandrijvingen zo kenmerkende storende krachten, geoptimaliseerd. Met behulp van een methode om de optimale geometrie van de motor te berekenen, werden de vergrendelkrachten en schommelingen in de aandrijfkracht duidelijk gereduceerd. Bovendien werd de voedingskracht op deze manier groter. Omdat er bij de vervaardiging van gereedschap meer dynamische krach ten vrijkomen, onderzocht IFW onder andere het gedrag bij het frezen van cirkelvormige banen en openingen in aluminium werkstukken en daarmee de invloed van krachten tijdens een bewerkingsproces. Daardoor kon het aandrijfgedrag in wisselwerking met het productieproces worden geanalyseerd.

Nu staat de overdracht van de opgedane inzichten op andere formaten centraal. Jonathan Fuchs heeft een grotere, uit 16 prototype modules opgebouwde planaire motor ontwikkeld en met behulp van subsidie door DFG laten maken. Door de modulaire opbouw van de motor kan de plenaire motor afhankelijk van de eisen in verschillende afmetingen worden gemaakt. De nieuwe planaire motor moet maximale krachten tot 4800 N en een nominale kracht van 2400 N per as produceren. Gecombineerd met het permanente magneetveld kunnen individuele slaglengten, onafhankelijk van de afmetingen van de planaire motor, worden bereikt.

Volgens de onderzoekers kunnen ze worden toegepast in speciale, draai- en freesmachines of in aanvoersystemen, waarbij delen in de X- en Y-richting bewegen. Ze kunnen ook worden gebruikt in speciale machines als assemblageautomaten waarbij sprake is van een hoge dynamiek en exacte positionering.

De onderzoekers staan open voor aanvragen van partners uit deze industrietakken, om de theorie succesvol in de praktijk te kunnen brengen.

Geïnteresseerde bedrijven kunnen contact opnemen met Jonathan Fuchs (IFW) via fuchs@ifw.uni-hannover.de. Meer informatie is te vinden op www.planardrive.de en www.pzh.uni-hannover.de