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Mit Direktantriebstechnologie vermeiden Sie unansehnliche Streifen auf dem Trägermaterial

25 Mär 2016
Kollmorgen Experten

Um Geschwindigkeitsschwankungen zu vermeiden, die zu ungleichmäßiger Beschichtung und unerwünschten horizontalen Streifen auf dem Trägermaterial führen, erfordern Beschichtungs- und Laminieranwendungen präzise Drehzahlregelungen. Entscheidend für eine maximal gleichmäßige Beschichtung ist die Verringerung der Schwankungen bei der Geschwindigkeit und bei der Dosierung des Beschichtungsmaterials.

Beschichtungs- und Laminieranwendungen sind durch eine mechanische Nachgiebigkeit gekennzeichnet, die durch die Elastizität der Bahn entsteht. Diese Nachgiebigkeit führt zu variablen Anforderungen an das Drehmoment. Maschinen für die Bahnführung müssen das Problem lösen, diese variablen Anforderungen zu erfüllen und dabei Geschwindigkeitsschwankungen zu vermeiden, die zu ungleichmäßiger Beschichtung und unschönen horizontalen Streifen über dem Trägermaterial führen können. Betrachten Sie als Beispiel eine Filmbeschichtung. Würde bei dieser ein dunkler Film mit schwankender Geschwindigkeit auf dem Trägermaterial aufgebracht werden, hätte das eine Reihe dunkler und heller Streifen auf dem Material zur Folge. Infolge der gestiegenen Geschwindigkeiten und Qualitätsanforderungen sind die unvermeidbaren Ungenauigkeiten der mechanischen Getriebe und Servosysteme zu einem Grenzfaktor für die Einheitlichkeit von Beschichtungen und Laminierungen geworden.

Die Auswirkungen mechanischer Getriebe

Durch Band- oder Zahnradvibrationen können mechanische Getriebe einen negativen Einfluss auf die Qualität von Beschichtungen und Laminierungen haben. Spiel lässt sich grundsätzlich in mechanischen Kraftübertragungssystemen nicht vermeiden. Alle Getriebekomponenten wie Trapezgewindetriebe, Zahnräder sowie Riemen und Riemenscheiben tragen zu Fehlern zwischen Motor und Last bei. Auch wenn ein Getriebesystem sehr fein abgestimmt ist, beginnen die Zahnräder sich schon nach kurzer Zeit abzunutzen, sodass Spiel entsteht. Spiel bewirkt, dass die Walze und der Zylinder ruckartig beschleunigen und abbremsen, wenn die Zähne der einzelnen Zahnräder vorwärts und rückwärts aneinanderschlagen. Dies führt zur ungleichmäßigen Beschichtung des Substrats, die sich in abwechselnd hellen und dunklen horizontalen Linien auf dem Produkt manifestiert.

Traditional Mechanical Setup

Die Einführung der Direktantriebssysteme

In einigen Fällen lassen sich diese Probleme durch die Auswahl qualitativ hochwertiger mechanischer Übertragungselemente mit Ultrapräzisionstoleranzen beheben. Unter Umständen kann dieser zusätzliche Aufwand jedoch unerschwinglich werden. Und auch diese Maschinenteile verschleißen irgendwann. Die ultimative Lösung ist daher ein rotatorisches Direktantriebssystem, das die mechanische Übertragung vollständig vermeidet. Bei Direktantriebssystemen treibt der Motor die Last direkt an. Sie können bis zu 60-mal genauer als herkömmliche Systeme sein und den hörbaren Geräuschpegel um mehr als 20 dB senken. Andere Eigenschaften dieser Technologie wie die Servo-Rückmeldung (Bandbreite) und die Verringerung der Anzahl von Maschinenteilen tragen ebenfalls zu einer erheblichen Steigerung der Zuverlässigkeit bei.

Repeatability Comparison

Wenn die Last direkt angetrieben wird, gibt es keine Begrenzung für Trägheitsfehlanpassungen zwischen Last und Motor (immer unter der Voraussetzung, dass die Kopplungsmethode keine Nachgiebigkeit mit sich bringt. Siehe dazu unseren Blogbeitrag zum Trägheitsverhältnis). Die Servo-Regelkreisverstärkungen können jetzt deutlich erhöht werden, um die erforderliche Steifheit des Servoantriebs zu bewirken und eine hervorragende Drehzahlregelung sowie die damit verbundene Optimierung der Produktqualität zu erreichen.

 

Ohne Getriebekomponenten wie Zahnräder, Riemen, Zahnstangen und Riemenscheiben ist das Servosystem frei von negativen Faktoren wie Nachgiebigkeit, Spiel und Verschleiß von Komponenten. Die Genauigkeit steigt, die Anforderungen an das Massenträgheitsverhältnis sinken, Beschleunigung und Verzögerung werden präziser, Wartungsarbeiten werden unnötig und die Lebensdauer des Produkts erhöht sich in beträchtlichem Maße.

 

Schauen Sie einmal bei unseren Whitepapers vorbei, dort finden Sie weitere im Zusammenhang mit Direktantriebslösungen.

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Dieses Blogthema wurde in Zusammenarbeit von Motion- und Automationsexperten bei Kollmorgen erstellt, darunter Ingenieure, Customer Service - Mitarbeiter und Applikateure. Gerne helfen wir auch bei Ihrem Projekt.

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