Einbaufertig pneumatisch, elektrisch oder hybrid

Die Handhabungsachse HME

für hoch dynamische und präzise Handhabungsaufgaben ist für solche Zwecke prädestiniert. Der Sondermaschinenbauer Manfred Merklinger Werkzeug- und Maschinenbau GmbH im baden-württembergischen Buchen/Odenwald hat sie deshalb in eine Anlage für die Automobilzulieferindustrie integriert, in der winzige Federn an einem Kleinstmotor befestigt werden müssen. Dort spielt die Achse ihre Präzision und Schnelligkeit aus. Dabei darf die Kraft beim Einpressen der Federn 20 N nicht überschreiten, erläutert Josef Blank aus der Projektierung Sondermaschinen bei Merklinger.

Zeit und Kosten sparen

Dank spielfreier Kugelführung und hoch präzisem Linearmotor-Antrieb lassen sich Präzisionsmaschinen mit der HME ohne großen Aufwand konstruieren. Linearmotor, Wegmesssystem, Referenzsensor, präzise und hoch belastbare Führung sind in der Handhabungsachse vereint und Platz sparend integriert. Ein externer feldtauglicher Positionscontroller mit integrierter Leistungselektronik geht mit der Handhabungsachse einher. Hätte Festo die Achse nicht auf den Markt gebracht, wäre ich darauf angewiesen gewesen, ein deutlich größeres und umständlicheres Handhabungssystem für den Einpressvorgang zu konstruieren, freut sich Blank nun über die Zeit- und Kostenersparnis.

Je filigraner, desto besser: Mit einer Wiederholgenauigkeit von ±0,03 mm läuft die Achse in der Feinwerktechnik bei Fügeaufgaben mit engen Toleranzen wie dem passgenauen Einlegen von empfindlichen Werkstücken zur Höchstform auf. Umrüstflexibilität schreibt die HME ebenfalls groß: Freie Einstellbarkeit der Parameter Position, Beschleunigung, Geschwindigkeit und Ruck sowie bis zu 31 ablegbare Fahrsätze sorgen bei der Kleinserienfertigung und beim Handhaben unterschiedlicher Werkstückgrößen für Bewegungskomfort.

Räume eng machen

Die HME spielt in einer Pick & Place-Einheit, einem Linien- oder einem Raumportal ihre Stärken aus. Dank des integrierten Linearmotors und der hohen Leistungsdichte (Kraft zu Volumen) lassen sich mit ihr die Räume eng machen und Platz sparende Handlingsysteme erstellen.

Die Anlage von Merklinger ist ein Hybrid mit elektrischen und pneumatischen Antrieben. Ähnliche Anlagen dominieren das Geschäft der Festo Systemtechnik. Neben dem Einpressvorgang durch die Handhabungsachse HME lohnt daher auch die Betrachtung des Palettenlifts zur Bereitstellung und Weiterverarbeitung der Kleinstmotoren. Dafür setzt Merklinger zwei Raumportale mit pneumatischen DGPL-Achsen zum Ein- und Ausfahren der Paletten ein. Zur präzisen Höhenverstellung kommen elektrische DMES-Achsen mit dem Stellantrieb MTR-DCI zum Einsatz. Die pneumatischen Antriebe werden von der Ventilinsel CPX/MPA angesteuert, inklusive des integrierten diagnosefähigen Front-End-Controllers CPX-FEC.

Pneumatisch punkten

Für große Rationalisierungseffekte, hohe Zuverlässigkeit und Robustheit sind die LCA-Anlagen (Low-Cost-Automation) zur automatisierten Teilezuführung im Rohbau aus dem Betriebsmittelbau des DaimlerChrysler-Werks in Gaggenau bei Rastatt/Baden-Württemberg ausgelegt. Dabei gilt es, exotische Bleche, also Karosserieteile in den unterschiedlichsten Formen und Dicken zu entstapeln und der Schweißroboterzelle zuzuführen. Die rein pneumatisch angetriebenen Handlings, die die Festo Systemtechnik für den Automobilhersteller erstellt, sind beispielsweise in Drehspeichern, Pick & Place-Anlagen für stapelbare Bauteile oder Kettenschrägförderern integriert. Die LCA-Anlagen sind im Rohbau der Werke Sindelfingen, Rastatt und Bremen im Einsatz, demnächst sogar im C-Klasse-Werk in Südafrika.

Der Clou dabei: Die LCA-Anlagen entkoppeln die Einlegetätigkeit der Teile vom eigentlichen Takt der Schweißanlage. Jetzt beträgt die Entkopplung bis zu einer ganzen Arbeitsschicht. Der Rohbau lässt sich dadurch erheblich rationalisieren, da einzelne Mitarbeiter gleichzeitig viele Anlagen bestücken können, erklärt Horst Laub, Leiter Sondermaschinenbau bei DaimlerChrysler in Gaggenau. Bisher konnten einzelne Mitarbeiter maximal 2 bis 4 unterschiedliche Bauteile in die Schweißzelle einlegen.

Rationalisierungseffekte

Gegenüber konventionellen Zuführbändern können LCA-Anlagen den Flächenbedarf um bis zu 60% und die Arbeitsablaufzeiten (Methods-Time Measurement), um bis zu 80% verringern, erläutert Laub. Ein komplettes und flexibles Baukastensystem für LCA-Anlagen deckt rund 80% aller Karosserieteile ab, denn kein Bauteil gleicht dem anderen und damit sind bauteilspezifische Lösungen für das Stapeln und wieder Vereinzeln der Teile notwendig.

Mit den einbaufertigen Linien- oder Raumportalen der Festo Systemtechnik sparen wir uns eine Menge Zeit, so Laub. Die Portale enthalten pneumatische DGPL-Linearachsen, Maxi-Ventilinseln Typ03, verbunden mit CPX, dem elektrischen Terminal für Ventilinseln. Wichtig dabei: Der hohe Durchfluss von 1400 Nl/min.

Egal ob pneumatisch, elektrisch oder als hybride Mischform es kommt nicht auf die Antriebstechnologie an sich an, sondern auf die jeweilige Anforderung der Handhabungsaufgabe. Vorab geprüft, mit allen Konstruktionsdaten und Schaltplänen sowie umfassender Funktions- und Festpreisgarantie geliefert, verkürzen die einbaufertigen Handlings den Weg von der Idee zur Maschine und reduzieren Schnittstellen. Fix und fertig zusammengebaut und geprüft, erfolgt die Anlieferung des einbaufertigen Systems direkt an die Maschine. Komplettlösungen entlasten das Fachpersonal, Konstruktionsaufwand und -kosten bleiben gering. Einbaufertige Handlingsysteme erleichtern den Beschaffungsprozess und senken die Prozesskosten dank Single Sourcing und Auftragsabwicklung über nur eine Teile- beziehungsweise Projektnummer.