Produktionsmaschine

Die Mechatronikprodukte von CEDRAT TECHNOLOGIES werden in Werkzeugmaschinen, Spezialmaschinen für die Herstellung oder Verpackung, Materialverarbeitungsmaschinen sowie in Ultraschallprozesse integriert. Unsere Stellantriebe, Messgrößenumformer, Sensoren und Elektronik werden in diesen Produktionsmaschinen und Prozessen dank ihrer Robustheit, Zuverlässigkeit, kompakten Größe, dynamischen Fähigkeiten und Sachdienlichkeit verwendet. Die Funktionen können in 3 Hauptkategorien gegliedert werden:

Die Vorteile für unsere Kunden:

- Verbesserung der Produktqualität
- Steigerung der Herstellungsgeschwindigkeit
- Einsparung an Energie und Schmiermitteln
- Verringerung der Verschmutzung
- Fähigkeit zum Herstellen komplexer Teile

Schwingungs-Und Ultraschallunterstützung

Viele Bearbeitungsvorgänge können anhand der Anwendung gesteuerter Schwingungen verbessert werden. Der Bereich der Schwingungsmerkmale reicht von Zehnern Hertz bis hin zu Ultraschallschwingungen mit Hüben von einigen Zehnern Mikrometer bis hin zu Millimetern. Unsere piezoelektrischen, magnetostriktiven und magnetischen Stellantriebe sind kombiniert mit Hochleistungstreibern und Lebenszeiten mit mehreren Zehnern Milliarden Zyklen von besonderem Interesse.

Einige Schwingungsunterstützungsbeispiele:

  • Schwingungsunterstützte Bearbeitung Die Anwendung forcierter Schwallschwingungen bei Bearbeitungsvorgängen erlaubt das Bohren von Bohrungen mit gehobener Qualität und ohne Schmiermittel. Diese Technik ist viel weniger für Last und externe Parameter anfällig als das ultraschallunterstüzte Bearbeiten. Die Projekte Avibus und Chameleon zeigen die Gewinne mit forcierter Schwingungsunterstützung beim herkömmlichen Bohren, wobei diese Gewinne auch bei der Drahterosionsbearbeitung (Electro Discharging Machining, EDM) erzielt werden. Dazu haben sich forcierte Schwingungen mit hohen Amplituden bis zu 1 kHz als effizient erwiesen und werden nun industrieweit anhand der PPA-Piezo-Stellantriebe und Hochleistungs-Piezo-Treiber SA75X umgesetzt. In einigen Fällen erweisen sich noch höhere Frequenzen als nutzbringend.  Unsere Stellantriebe PPA10M und PPA20M mit dem linearen Hochleistung-Verstärker LA75C werden verwendet, um forcierte Schwingungen mit einigen kHz in Glasschneidewerkzeug einzuleiten. Diese Technik wird heute weitgehend in der Herstellung von Plasmabildschirmen zur Anwendung gebracht.

  • Reibungsverringerung: Hochfrequenzschwingungen wirken als ein Schmiermittel und verringern die Reibung bei vielen Materialformvorgängen, wie zum Beispiel Tiefziehen, Extrusion, Formen. Das Konzept wurde zum Beispiel zur Beherrschung der Klemmkräfte bei Tiefziehvorgängen im Rahmen des Projekts LearnForm angewandt. Dedizierte PPA-Stellantriebe mit Spitzenkraft wurden entwickelt, sie werden vom SA75D, unserem Hochleistung-Schaltverstärker für Piezoanwendungen getrieben. Das Konzept kommt auch bei der Metall -oder Elastomerextrusion sowie beim Spritzguss von Mikro-Kunststoffteilen zum Einsatz. Durch Reibungsverringerung steigert Ultraschall die Extrusionsgeschwindigkeit unter verringerter Abnutzung, Energieeinsparung und gleichzeitiger Verbesserung der Qualität der Produkte.

  • Ultraschallunterstützung: Ultraschallenergie erweist sich für viele Industrieprozesse als vorteilhaft: Reinigen, Ausgasen, Extrahieren, Beschichten und andere sonochemische Prozesse.  Um eine effiziente Lösung bereitzustellen, entwickelt CEDRAT TECHNOLOGIES innovative Ultraschall-Messgrößenumformer, die ein akustisches Hochleistungsfeld erzeugen, das voll an die Anwendungen angepasst ist. Zum Beispiel wurde der modulare Ultraschall-Messgrößenumformer Modular UltraSonic Transducers (MUST) erfolgreich zur Beschichtung mit Bakterienschutz-Nanopartikeln auf Textilien (SONO-Projekt) entwickelt. Es handelt sich um neue Röhren-Messgrößenumformer zum Erzeugen homogener radialer akustischer Hochleistungsfelder auf mehreren Metern. Die Lösung ist für die Verarbeitung von Textilien mit 2 bis 4 Meter Breite einzigartig. Der MUST kann jedoch auch für viele andere Anwendungen, bei welchen radiale Ultraschallenergie erforderlich ist, eingesetzt werden. Der MUST ist zum Beispiel die Grundlage eines neuen sonochemischen Prozesses für das Recycling von Batterien (COLABATS-Projekt). 

Schwingungssteuerung

Komplementär zur Schwingungserzeugung, ist die aktive Schwingungssteuerung eine regelmäßige Anwendung unserer Produkte. Viele Industrieprozesse werden durch unkontrollierte Schwingungen beeinträchtigt. Die aktive Schwingungssteuerung bietet umfangreiche Produktivitätsgewinne und erlaubt es unserer Kundschaft, sich klar von ihrer Konkurrenz abzusetzen. Für die aktive Schwingungssteuerung gibt es zwei Ansätze, nämlich die direkte Steuerung oder der Gebrauch von Prüfmassen.

  • Direkte Steuerung: Zur Umsetzung dieser Funktion wird ein Stellantrieb direkt zwischen das Werkzeug, dessen Schwingungen zu dämpfen sind, und die mechanische Referenz platziert. Das Prinzip ist einfach, die Architektur bedingt jedoch den Gebrauch eines Stellantriebs, der der starken Belastung standhält, die von dem Werkzeug übertragen wird. Diese Architektur wurde an eine Drehbearbeitung angewandt. Der PPA ist mit seiner hohen Steifheit, Robustheit und dynamischen Fähigkeit für diese Anwendung hervorragend geeignet.

  • Prüfmassenarchitektur: Dieses Architekturkonzept besteht darin, eine Reaktionskraft zu schaffen, um Schwingung durch Steuern der Bewegung einer Gegenmasse zu dämpfen.  Um die mechanische Integration zu erleichtern sowie für das Management der Auskragung, muss der Stellantrieb kompakt, leistungsfähig und steuerbar sein.  MICA™-Stellantriebe wurden konzipiert, um genau diese Spezifikationen zu erfüllen.

Positionssteuerung

Hohe dynamische Kapazitäten sowie Hochpräzision sind die Hauptvorteile für Positionierungsanwendungen in der Produktion. Unsere Produkte werden in vielen unterschiedlichen Maschinen eingesetzt, wie zum Beispiel in der Mikroelektronik-Herstellung, auf Werkzeugmaschinen für große Metallteile (Drehen, Schleifen), Anlagenautomatisierung und Roboter. CEDRAT TECHNOLOGIES schlägt ein vollständiges Angebot mit komplementären piezoelektrischen und magnetischen Stellantrieben, Motoren, Mechanismen und Antrieben vor, die Hübe von 10 µm bis 10 mm mit demselben Niveau an Zuverlässigkeit in kompakter Größe decken. Die erzielten statischen Positionierungsstabilitäten können besser sein als 1 Nanometer @ 1 Stunde, was Ultra Präzision entspricht. Die dynamische Positionspräzision kann besser sein als 1 µm @ 1kHz, und das bei Milliarden von Zyklen.

Einige der Anwendungen, die von unseren Produkten profitieren:

  • Ovalkolben- und Optikbearbeitung; Fast Servo Tool; Sägebewegung
  • Positionssteuerung für EDM, Laserbearbeitung usw.
  • Aktives Klemmen, Handhabung, Pick & Place, Greifer, Endeffektoren
  • Proportionalventilbetätigung, Flüssigkeitsdosierer usw.