Zwischenpositionen für Schwenkeinheiten: Tipps für den optimalen Einsatz pneumatischer Schwenkantriebe in der industriellen Automatisierung

ZWP-Modul: So realisieren Sie Zwischenpositionen bei Schwenkeinheiten

Ein Schwenkantrieb kann mehr als nur Bewegungen zwischen 0° oder 180° abbilden. Er kann auch in einer dritten Stellung positioniert werden! Doch wie stoppt man eine Schwenkeinheit beispielsweise in der Mitte, um im Automations-Prozess ein Ausschussteil abzugeben?

Selbst erfahrene Konstrukteure sind erstaunt, dass es dafür eine einfache Lösung gibt: Das ZWP-Modul.
In diesem Guide fassen wir alles zusammen, was Sie über Zwischenpositionen, Dämpfung und Drehmomente wissen müssen.

1. Die Funktion: Was ist ein ZWP-Modul?

Das ZWP-Modul (Zwischenposition) ist ein Zusatzmodul für die Schwenkeinheiten der SE- und SES-Serie des Herstellers Friedemann Wagner GmbH. Es erlaubt das Anfahren einer dritten Position innerhalb des Schwenkbereichs. Zwischenpositionen für diese Schwenkeinheiten sind Katalog – Auflistung je Modulgröße erhältlich.

• Der Clou: Sie müssen keine teuren elektrischen Lösungen nutzen, wenn eine fest definierte Zwischenstellung um die Mittellage ausreicht.
• Flexibilität: Die Position ist innerhalb des Gesamthubs um die Mittelposition um +/-20° (bei ZWP-9-SES um +/- 10°) frei einstellbar.
• Genauigkeit: Trotz direkter Wirkung auf die Zahnstange liegt die Genauigkeit der ZWP bei 0,05°.

2. Dämpfung: Warum es sich lohnt, sich hier Gedanken zu machen!

Stoßdämpfer sind in der Regel in den Endlagen verbaut. Aber was passiert in der Mitte? Braucht die Mittellage in der betreffenden Applikation eine Dämpfung?

Zum Erreichen der Zwischenposition fährt das angekoppelte Zusatz-Modul "ZWP" zwei Kolbenstangen in den Druckraum der Schwenkantriebs ein.
So werden dessen Zahnstangen in eine "mittlere Position" geschoben.
Eine Dämpfung ist – je nach Anwendung – in der Mittellage u.U. gar nicht notwendig.

Darauf sollten Sie achten:

1. Das ZWP-Modul sollte immer dann mit einer stoßdämpfenden Komponente (hydraulische Stoßdämpfer) kombiniert werden, sofern Sie mit hoher Geschwindigkeit und/oder einem Werkstück die Mittellage anfahren. Beispielhaft sei hier die Abgabe eines "n.i.O.-Werkstückes".
2. Wird die Mittellage zur Aufnahme des Werkstückes verwendet (um beispielsweise später – per Kamera – eine lagerichtige Abgabe einzuleiten) erfolgt die Anfahrt zur Mitte ohne Masse. Auf einen Stoßdämpfer kann in diesem Fall verzichtet werden!

Experten-Tipp:

Wir empfehlen bei hohen Massenträgheitsmomenten den Einsatz von Dämpfern, zumindest aber den Einsatz von Drosseln um harte Anschläge zu vermeiden.

3. Wirksame Drehmomente: Die Physik lässt sich nicht austricksen

Ein oft übersehener Punkt ist das wirksame Drehmoment in der Zwischenstellung.
Da das ZWP-Modul als zusätzlicher Zylinder die Zahnstangen der Schwenkeinheit mechanisch zurückbewegt (bzw. sperrt), greift es in den Bewegungsablauf ein! Die jeweiligen Platzverhältnisse des Zusatzmoduls ergeben einen je Bauraum maximal möglichen Kolbendurchmesser. Je nach dessen Größe können die Zwischenpositionen teilweise auch gegen die druckbeaufschlagten Zahnstangen der Schwenkeinheit eingefahren werden. Dabei reduziert sich jedoch das wirksame Drehmoment.

Insofern ist – je nach Einsatz und Applikation (bzw. dort notwendigem Moment) – die Schwenkeinheit vorher zu entlüften (drucklos zu stellen).
Zwischenpositionen für SE-4 und SE-6 können (konstruktiv bedingt) nur an druckloser Schwenkeinheit betrieben werden!

Experten-Tipp: Ansteuerung von Zwischenpositionen bei Schwenkeinheiten

Wie erwähnt: Mit ZWP wird ein zusätzliches Modul unmittelbar an die Schwenkeinheit gekoppelt und fährt in den Druckraum zwei Kolbenstangen ein. Hierbei werden die Zahnstangen der Schwenkeinheit in eine "mittlere Position" geschoben. Es wirken somit zwei Zylinder gegeneinander.

Auf unserer Webseite finden Sie interessante Tipps zu Ansteuerung und Drosselung (als PDF-File oder interaktiv als Powerpoint)! Fernerhin haben wir exemplarisch STP-Files mit 3D-Daten von Schwenkeinheiten mit angekoppeltem ZWP-Modul zur Verfügung gestellt!
Und: wir zeigen dort eine Tabelle mit den resultierenden Drehmomenten je Baugröße!

Fazit: Warum das ZWP-Modul Ihr bester Freund ist!
Statt komplizierter Sonderkonstruktionen bietet das ZWP-Modul eine modulare, robuste und kostengünstige Möglichkeit, die Funktionalität Ihrer Schwenkeinheit um eine dritte Position zu erweitern. Wenn Sie Dämpfung und wirkende Momente berücksichtigen, ist es eine "install and forget"-Lösung.

Übrigens: Zwischenpositionen ZWP sind Zusatzmodule und können bei Bedarf auch später angebracht werden!