4-Achsen-Linearsystem mit 15'000 N
Komplette Neuentwicklung einer bestehenden Maschine auf Basis der X1-Steuerung - Maschinenbau und Elektrotechnik aus einer Hand.
- Maschinenbau
- Elektronik
- FMEA Risikoanalyse
- Prototypen
Challenges
Gewünscht war eine Maschine mit vier unabhängig angetriebenen Linearachsen: drei mit je 15'000 N maximaler Hubkraft, die vierte eine Spezialachse mit deutlich anderen Anforderungen.
Einzelne Achsen sollten je zwei Kraftsensoren tragen, um die effektiv anliegende Druck- und Zugkraft genau zu messen, dazu Endschalter für eine präzise Referenzierung.
Da die Maschine künftig auch in den USA vertrieben werden soll, war eine dezentrale Motorsteuerung mit 48 VDC gefordert.
Eine Vorgängermaschine war bereits im Einsatz - deren Hardwareprobleme sollten nicht mitwandern.
Unser Vorgehen
Zuerst analysierten wir Merkmale und Hardwareprobleme der Vorgängermaschine und führten eine Risikoanalyse durch, damit alle Spezifikationen festgehalten waren.
Wegen der kurzen Entwicklungszeit arbeiteten wir mit einem vom Kunden gestellten externen Konstrukteur zusammen. Die Verantwortung für die Freigabe der mechanischen Umsetzung, die Antriebstechnik und sämtliche elektrotechnischen Aufgaben lag bei uns.
Drei Achsen wurden wegen der grossen Kräfte mit Kugelumlaufgewindetrieben aufgebaut; die vierte, sehr kurze Achse mit kleinen Kräften mit einem Trapezgewinde und automatischem Schmierstoffgeber.
Um Produktionskosten zu senken, musste die Mechanik Fertigungstoleranzen ausgleichen können - unter anderem sind die Schlitten schwimmend gelagert.
Wir entwickelten und produzierten mehrere Elektronik-Platinen pro Gerät. Unsere X1-Motorsteuerung wurde spezifisch angepasst und vordefinierte Verhaltensweisen direkt einprogrammiert.
Jede Achse erhielt eine eigene Elektrobox, sodass nur CAN und die Versorgung auf die Achse gezogen werden müssen. Peripherie wie die Kraftsensoren wird direkt in die Box gesteckt; Bremschopper schützen den Zwischenkreis beim Abbremsen vor Überspannung.
Die Teilkomponenten wurden früh und unabhängig voneinander getestet. Für Firmware und Steuerungssoftware entstand ein Dev-Kit aus einer Achse, Endschaltern und den Sensoren.
Vor den ersten Prototypen bauten wir ein Funktionsmuster: Pneumatikzylinder erzeugten die Gegenkraft für einen Dauertest über 100'000 Zyklen.
Was dabei herauskam
Der Dauertest lief mit bis zu 300 Messpunkten pro Sekunde - doppelte Kraftmessung, Position, Geschwindigkeit und Strom.
Bei dieser Datendichte liessen sich kleinste Veränderungen wie eine zunehmende Reibung erkennen, bevor mechanische Folgeschäden entstanden. Die Testergebnisse flossen direkt in die weitere mechanische Entwicklung ein.
Die dezentrale 48-VDC-Architektur hält die Maschine für den geplanten Vertrieb in den USA anschlussfähig.
Maschinenbau und Elektrotechnik kamen aus einer Hand - von der Risikoanalyse über die Platinen bis zur Firmware.
Weitere Projekte
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