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BSc in Elektro- und KommunikationstechnikBIBEBUVALinearmotorgetriebenes Pick & PlaceMechatronik / Betreuer: Prof. Max FelserExperte: Josef Meyer Ericsson, Franz Oebels Weiss GmbHProjektpartner: Weiss GmbH, Buchen / DeutschlandIn der Automatisierungstechnik steigt die Zahl der Anwendungen, bei denen Bauteile sehr schnell gehandhabtwerden müssen, stetig an. Damit stösst man in der Automation an die Grenzen pneumatischer Handhabungsmodule.Der Trend zu höherer Dynamik erfordert vermehrt den Einsatz permanentmagneterregterLinearmotoren. Diese Arbeit stellt einerseits die Grundlagen der Linearmotortechnik vor. Andererseits sinddie Motoren einer Pick & Place- Einheit berechnet, modelliert und anschliessend ausgemessen worden.AusgangslageDie lineare Antriebstechnik ist invielen Bereichen der Industrie anzutreffen.Beispielsweise werdenin der AutomatisierungstechnikWerkstücke auf Palletten abgelegt,Bauteile umgesetzt oder inWerkzeugmaschinen den Schlitten.Herkömmliche Lösungen sindin oftmals mit Servomotoren angetrieben.Die Drehbewegungwird über Kugelgewindespindelnoder Zahnriemen in lineare Bewegungentransformiert. Das Bedürfnisnach immer kürzerenZykluszeiten in der Automatisierungstechnikverlangt nach dynamischerenAntriebskonzepten.LinearmotortechnikDie Pick & Place-Einheit integriertin einem kompakten Modul zweidirektangetriebene, freiprogrammierbareLinearmotorachsen. DieKonzentration auf wenige Bauteileschliesst das Vergiessen der Spulenpaketein das Grundgehäusemit ein. Deshalb unterscheidetsich die Bauform von herkömmlichenLinearmotorachsen. DiePick & Place Einheit kommt weltweitüberall dort zum Einsatz, wodynamische Positionierungsaufgabenbei hohem Maschinenausstossauf engem Raum gefordertist. In der Praxis werden bis zu120 Zyklen pro Minute erreicht.Haupteinsatzgebiete dieser Einheitsind etwa die Montage vonElektronikkomponenten für Haushalt-und Automobilindustrie, inder Uhren- und Spielwarenherstellungoder in der Medizintechnik.RealisierungFür die Pick & Place-Einheit ist einSimulink-Modell erstellt worden.Zur Abbildung des Modells inMatlab sind die Systemgleichungeneines Linearmotors hergeleitetund dokumentiert worden. DieLinearmotorachse ist in drei Teilbereicheaufgeteilt. Der elektrischeTeil beinhaltet die Spulen zurGenerierung des Magnetfelds. Dermagnetische Bereich überträgtdie im Magnetfeld vorhandeneEnergie in eine lineare Kraftkomponente.Die entstehende Kraftwiederum beschleunigt ein mechanischgekoppeltes System.Anschliessend an die Erstellungdes Modells wurden die Kräfteund Ströme der Motoren berechnet.Auf einem massiven Stahlunterbausind diverse Messungenzur Verifikation der Motordatendurchgeführt. Die Abweichungenvon Theorie und Praxis sind detailliertund nachvollziehbar dokumentiert.AusblickDie Linearmotortechnologie wirdaufgrund ihres hohen Wirkungsgradesin Zukunft deutlich an Bedeutunggewinnen. Die höhereDynamik, flexiblere Handhabungund energieeffizienter Betrieb sinddie ausschlagegebenden Faktoren,dass die pneumatischenHandhabungsmodule in Zukunftschwer zu finden sind.Thomas Hesstom.h@gmx.ch+41 79 610 15 83ti.bfh.ch117