HLR-Podcast-Olaf-Zeiss-V03-_German_09-NOV-2020

Horst Bindner is hosting a podcast with guest Olaf Zeiss, who is responsible for mechanical actuators at the Elektromechanik & Drives department. Olaf presents the HLR linear axis, which is equipped with high load capacity and a compact design. The axis has a long lifespan and requires regular lubrication. It uses a specialized toothed belt for smooth operation and minimal wear. The tension of the belt needs to be checked regularly. The HLR is suitable for various industrial applications and can be configured to meet specific requirements. It can also be used in multi-axis systems, allowing for easy setup of double axes. Willkommen beim Podcast von Parker Honeyfin. Mein Name ist Horst Bindner und ich freue mich sehr auf das heutige Gespräch mit unserem Gast Olaf Zeiss. Olaf ist beim Geschäftsbereich Elektromechanik & Drives am Standort Offenburg für mechanische Aktuaturen verantwortlich. Olaf, was möchtest du uns heute vorstellen? Hallo Horst, vielen Dank für die Einladung. Ich habe unsere neueste Linearachse, die HLR, mitgebracht. Die HLR ist mit allen Eigenschaften ausgerüstet, die eine moderne Linearachse auszeichnen. Lass uns doch einfach zusammen einen Blick darauf werfen. Die Achse basiert auf einer vierreigen Linearführung, die eine sehr hohe Lastaufnahme bei gleichzeitig geringen Abmessungen gewährleistet. Aus diesem technischen Konstruktionsprinzip leitet sich auch die Achsbezeichnung ab. Das Akronym HLR steht für High Load Rodless, beschreibt also eine Achse, die eine besonders hohe Tragfähigkeitskapazität besitzt. Und welchen Nutzen oder Vorteil hat nun der Anwender von dieser hohen Traglast? Dieses technische Merkmal bringt dem Anwender gleich einen doppelten Nutzen. Zum einen erlaubt es die Achse dem Anwender große Lasten zu verfahren. Für den Anwender bedeutet dies, dass er je nach Anwendung die HLR in einer kleineren Baugröße einsetzen kann, als dies bei vielen Wettbewerberprodukten möglich ist. Zum anderen wirkt sich diese hohe Leistungsdichte auch vorteilhaft auf die Lebensdauer der Achse aus. Wir alle wissen, dass Maschinenelemente, wie Linearführungen, nur eine begrenzte Lebensdauer aufweisen. Das sind nun einmal die Vorgaben der Physik. Reizt der Anwender der HLR nun die Lastaufnahmekapazität der Achse nicht vollständig aus, so verlängert sich die Lebensdauer der HLR signifikant im Vergleich zu einer Achse mit geringerer Tragfähigkeit, die im obersten Bereich ihrer Möglichkeiten betrieben wird. Olaf, wenn du schon das Thema Lebensdauer anschneidest, die Frage, die Lebensdauer sowie das Thema Wartung ist für den Anwender naturgemäß von großer Bedeutung. Was hat die HLR hier zu bieten? Nun, Lebensdauer und Wartung sind Merkpale, die einen entscheidenden Einfluss auf die TSO, die Total Cost of Ownership der gesamten Applikation haben, in der die HLR verbaut ist. Die herausragende Lebensdauer der HLR haben wir bereits erwähnt. Eine Linearachse, die länger hält, muss während der gesamten Laufzeit der Applikation seltener oder im besten Fall gar nicht ersetzt werden. Die HLR ist mit einer Linearführung ausgerüstet. Hier wälzen sich Stahlkugeln zwischen einer Stahlschiene und einem gleichermaßen aus Stahl gefertigten Laufwagen ab. Damit dieser Stahl auf Stahlkontakt nicht frisst, müssen die Kontaktpunkte gefettet werden. Eine Einmalschmierung, die über die gesamte Lebensdauer der HLR vorhält, wie wir sie zum Beispiel von gekapselten Weltslagern kennen, ist bei Linearführungen nur in Ausnahmefällen möglich. Das heißt, die HLR muss in regelmäßigen Abständen nachgeschmiert werden. Um diesen Vorgang möglichst schnell und einfach und mit einer möglichst kurzen Stillstandszeit der Achse vornehmen zu können, ist die HLR mit von außen zugänglichen Schmierlidern ausgerüstet. Diese befinden sich seitlich am HLR-Läufer, Fettpresser ansetzen, etwas Fett applizieren und weiter geht's. Schmiernippel befinden sich auf beiden Seiten des HLR-Läufers. Fett muss aber nur einseitig eingebracht werden. Die Schmierpunkte auf der jeweils gegenüberliegenden Seite stellen also lediglich alternative Schmierstellen dar. Somit kann die HLR in der Applikation, sollte der Läufer von einer Seite nicht direkt zugänglich sein, einfach von der anderen Seite her nachgeschmiert werden. Wir haben hier schon in der Designphase der HLR versucht, dem Anwender möglichst viel Spielraum zu lassen. Also, ich habe verstanden, dass der Wartungsaufwand für die in der HLR verbaute Linearführung, die die auf dem Läufer der HLR montierte Last aufnimmt, sehr gering und kundenfreundlich ist. Aber was ist nun mit dem Antriebsmoment des Motors? Wie wird die Vorschubkraft des Motors auf den Läufer übertragen? Wir setzen ein auf die Verwendung in einer Linearachse optimierten Zahnriemen mit RPP-Verzahnung ein. Dieser Zahnriemen verbessert den ohnehin schon leisen Lauf eines Zahnriemens noch einmal und reduziert durch den Wegfall von Gleiteinteilen beim Einzahnen in das Umlenkritze den ohnehin schon geringen Verschleiß von Zahnriemenantrieben noch einmal. Die Anzahl der Zugstränge innerhalb des Riemens ist auf ein Maximum erhöht worden. Um eine maximale übertragbare Vorschubkraft und eine minimale Riemendehnung unter Last zu erhalten. Die Kombination aus Kunststoffzahnriemen und Aluminiumritzel benötigt keine Schmierung. Sie stellt somit eine saubere und annähernd wartungsfreie Antriebstechnologie dar. Olaf, ich höre da annähernd wartungsfrei. Was bleibt denn dann für den Anwender tatsächlich noch zu tun? Nun, du darfst die Kontrolle der korrekten Riemenspannung nicht vergessen. Durch Setzverhalten innerhalb der Achse sowie Temperaturschwankungen kann der Zahnriemen im Lauf der Zeit seine Vorspannung verlieren. Bei zu geringer Riemenvorspannung kann es zu einem sogenannten Riemensprung kommen. Dabei springt der Riemen um einen, in extremen Fällen auch um mehrere Zähne auf der Antriebszahnscheibe. Somit stimmt die Position des im Allgemeinen an der Motorwelle montierten Positionsencoders mit der realen Position des Läufers der HLR nicht mehr überein. Als Folge positioniert der Läufer der HLR nicht mehr richtig. Die Applikation arbeitet nicht mehr korrekt. Um solch einen GAU zu verhindern, muss die Riemenspannung in regelmäßigen Abständen geprüft und wenn nötig nachjustiert werden. Wir empfehlen diese Kontrolle mindestens einmal im Jahr vorzunehmen. Ist dieser Prüf- und Justagevorgang denn sonderlich kompliziert? Nein, für diese Arbeiten muss die Last oder ähnliches nicht demontiert werden. Einzig das Stahlabdeckband, welches die Achse vor Schmutzeintrag schützt, muss gelöst werden. Die einzelnen Arbeitsschritte sind natürlich in der Betriebsanleitung der Linearachse beschrieben. Wir haben aber auch ein kleines How-to-Video gedreht, in dem wir Schritt für Schritt die einzelnen Arbeitsschritte zeigen. Und wo finde ich diese How-to-Videos? Du findest sie auf dem Parker YouTube Support Channel. Einfach Handy drücken, in der YouTube Suche nach Parker Honeyfin und HLR suchen und schon hast du alle Videos im Überblick. Na, das hört sich echt benutzerfreundlich an. Richtig! Deshalb haben wir für alle Themen rund um Wartung und Montage der HLR solche kurzen Videos gedreht. Das geht vom Nachschmieren der HLR bis hin zu einer Anleitung, wie das Getriebe an die Achse montiert wird. Und wenn wir gerade bei der Getriebe-Montage sind, möchte ich noch erwähnen, dass die Montage an allen vier Ecken der Achse möglich ist. Eine Festlegung bereits bei der Achsbestellung, ob der Antrieb nun links oder rechts angebaut werden soll, ist also nicht notwendig. Soweit also zu den Konstruktionsmerkmalen der Achse. Aber für welche Anwendungen ist die HLR denn geeignet? Die HLR ist für Anwendungen im industriellen Indoor-Bereich konzipiert. Mit ihr kann eine Vielfalt von Applikationen, bei denen Lasten verfahren werden müssen, abgedeckt werden. Sie ist somit ein klassischer Allrounder. Wir reden hier über Anwendungen im Bereich der allgemeinen Automatisierung, aber natürlich auch in verketteten Prozesslinien, zum Beispiel im Inplant-Automotive-Bereich oder in Verpackungsprozessen, etwa am Ende einer Produktionslinie im Pharma-Bereich. Aber auch Anwendungen im erweiterten Lebensmittelbereich möchte ich nicht ausschließen. Die HLR bietet dem Anwender eine Vielfalt von Konfigurationsmöglichkeiten, um sie optimal auf die Anforderungen der Applikation hin auszulegen. Mit zwei Baugrößen, der HLR 70 und der HLR 80, können, grob über den Daumen geschätzt, Lasten von bis zu circa 50 Kilogramm, wie der 80er Baugröße, und Lasten von bis zu 25 Kilo, wie der kleineren 70er Baugröße, dynamisch bewegt werden. Die Baugrößenbezeichnungen 070 und 080, wofür stehen die denn nun? Gute Frage, Robus. Wie bei allen unseren elektromechanischen Achsen, beschreiben diese die Breite des Profils der Achse. Das heißt, bei der 70er Baugröße haben wir es mit einer circa 70 Millimeter breiten Achse zu tun, bei der 80er Baugröße dementsprechend mit einer ungefähr 80 Millimeter breiten Achse. Der Querschnitt des Achsprofils ist annähernd quadratisch. Somit eignet sich die HLR speziell für freitragende Konstruktionen, wie sie z.B. bei XY-Portalen an der oberen Y-Achse vorliegen. Aha, jetzt gehen wir also weg von der Einzelachse und hin zu kompletten Mehrachssystemlösungen. So ist es, Robus. Bei der Entwicklung der HLR Achsfamilie haben wir ihr einige Merkmale zukommen lassen, mit denen ohne zusätzlichen Konstruktionsaufwand Multiachssysteme aufgebaut werden können. Das fängt bei der Doppelachse an. Der seitlich platzierte Antriebsmotor erlaubt es, mit einer einfachen Verbindungswelle zur zweiten Achse eine Doppelachse zu generieren. Wie ich bereits erwähnt habe, besteht an allen vier Ecken der Achse die Möglichkeit, einen Motor zu montieren. Das vereinfacht hier natürlich auch die Montage der Verbindungswelle. Sie wird mit einer Klemmverbindung an die Hohlwelle der Antriebsstation montiert. Aber auch im Inneren der Achse haben wir konstruktive Maßnahmen zum optimierten Aufbau von Doppelachsen vorgenommen. Bei der Fertigung der Achse richten wir die interne Linearführung nicht am umgebenden Aluminium-Extrusionsprofil aus, sondern an einer externen, absolut geraden Anschlagswand. Somit sind wir sicher, dass die Linearführung und damit der Läufe der HLR absolut gerade verfährt und nicht in unter Umständen etwas krummen äußeren Extrusionsprofil folgt. Das hat beim Aufbau von Doppelachsen den Vorteil, dass über den gesamten Hub der Achse der Achsaufstand der Linearführung immer konstant ist. Dies wiederum verhindert, dass die Achsen gegeneinander verzwängt werden, was die Linearführungen mit einer zusätzlichen internen Kraft beaufschlagen würde, was im Endeffekt zu einer reduzierten Lebensdauer der Achse führen würde. Ausgehend von der Doppelachse haben wir die Läufe der HLR bereits standardmäßig mit Befestigungsbohrungen ausgerüstet, die die Montage von Y-Achsen zulassen. Es gibt zwei Läuferlängen für die HLR. Der kurze Läufer hat Befestigungsbohrungen, um eine Y-Achse aufzunehmen, der längere Läufer ist mit Befestigungsbohrungen für die Montage von zwei Y-Achsen ausgerüstet. An diese Y-Achse kann nun wiederum eine dritte Achse als Z-Achse montiert werden. Hier haben wir Möglichkeiten zur Montage eines EDH-Zylinders vorgesehen oder, wenn denn der Z-Hub mal etwas länger sein soll, einer OSPE-BV-Achse mit Omega-Antrieb. Damit der HLR Hublängen bis zu 3,5 Metern möglich sind, lassen sich mit den Achsen aus der HLR-Familie durchaus große Handlingaufgaben lösen. Also, wenn ich nochmal zusammenfassen darf, mit zwei Baugrößen, zwei Läuferlängen pro Baugröße und Hublängen bis zu 3,5 Metern ist die HLR hervorragend dazu geeignet, kathesische Handlingportale, das heißt also auch X-, Y- und Z-Achsenanordnungen, einfach und schnell zu erstellen. Nun stellt die Linearachse aber nur die halbe Wahrheit in einer Applikation dar. Womit wird die HLR denn angetrieben? Hier greifen wir natürlich auf das umfangreiche Produktportfolio von Parker Hanyfin an Servomotoren und Servoreglern zurück. Um die jeweiligen Applikationsanforderungen erfüllen zu können, sind die HLR-Achsen für die Kombination mit unseren SMA-Servomotoren in unterschiedlichen Baugrößen vorbereitet. Um dem Anwender die Auswahl möglichst einfach zu machen, stellen wir einfache Tabellen zur Verfügung, mit denen, ausgehend von Applikationsdaten, das heißt von der zu bewegenden Last, der geforderten maximalen Geschwindigkeit und der Beschleunigung, direkt die Bestellcodes der erforderlichen Einzelkomponenten abgelesen werden können. Beginnend beim Bestellcode der HLR-Achse, über den Motor bis hin zum Servoregler. Selbst an Zubehörteile wie Kabel und, wenn notwendig, Bremswiderstände wurde gedacht. Nun Olaf, da bleibt mir nur ein herzliches Danke an Dich für Deinen spannenden Einblick in die Welt der HLR-Linearachsen. Besonders hat mich dabei fasziniert, mit welch zahlreichen Konstruktionsmerkmalen hier eine ganz offensichtlich maximale Anwenderfreundlichkeit umgesetzt wurde. Selbst der Aufbau eines Mehrachsystems erscheint einem da fast wie ein Kinderspiel. So ist es, Rokus. Auch ich möchte mich für dieses Gespräch recht herzlich bedanken. Und zum Schluss vielleicht noch einmal der Hinweis, dass für interessierte Zuhörer weiterführende Informationen zur HLR auf der Parco-Website parco.com zu finden sind, sowie auch eine ganze Reihe von Erklärvideos auf dem Parco-Support-Kanal auf YouTube zur Verfügung stehen. Vielen Dank für Ihr Interesse und hoffentlich auf baldiges Wiederhören beim nächsten Parco-Podcast.