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Schnellstapler

Portallösungen mit Lineardirektantrieb punkten bei der Montage kleiner Teile
Schnellstapler

Portallösungen mit Lineardirektantrieb arbeiten prozesssicher, sind quasi wartungsfrei, lassen sich schnell umprogrammieren und erzielen dauerhaft eine hohe Wiederholgenauigkeit. Mit diesen Vorzügen punkten sie bei der Montage kleiner Teile sowohl gegenüber Portalen mit Spindel-Riemenantrieb als auch gegenüber Scara-Robotern.

 

Exklusiv in kem Der Autor Matthias Poguntke ist Bereichsleiter Produkt- und Portfoliomanagement Spanntechnik und Greifsysteme bei der Schunk GmbH & Co. KG, Lauffen/Neckar

Für Andreas Müller, Entwickler Betriebsmittel bei Eto Magnetic in Stockach, stehen bei der Planung und Konstruktion von Sondermaschinen die Aspekte Qualität und Prozesssicherheit klar im Vordergrund. Im Zweifel entscheidet er sich eher für die hochwertigere Komponente und verschafft sich damit einen Puffer, um Taktzeiten zu optimieren oder den Prozess noch zuverlässiger zu machen.
Seine Vorgaben für eine Rundtisch-Montageanlage, auf der heute Bauteile für Magnetventile montiert werden, waren entsprechend anspruchsvoll: Bei einer Taktzeit von 5 s muss die Anlage maximale Prozesssicherheit bieten. Zudem sollten sowohl die Stillstandzeiten als auch den Wartungsaufwand minimiert werden.
5-Sekunden-Takt
Um die anspruchsvollen Vorgaben zu erreichen und zugleich den Wartungsaufwand zu reduzieren hat sich Eto Magnetic zum Abstapeln der fertigen Teile für ein 3-Achs-Flächenportal mit servoelektrisch angetriebenen Linearachsen des Experten für Spanntechnik und Greifsysteme Schunk entschieden. „Anders als konventionelle elektrisch angetriebene Linearachsen mit Spindelantrieb, kommen die Achsen der Baureihe MLD des innovativen Familienunternehmens ohne Getriebe aus. Es gibt also keinen Verschleiß und damit weder ungeplante Ausfälle noch einen erhöhten Wartungsaufwand“, erläutert Müller.
Angesichts der Gesamtlaufleistung des Portals wiegt seine Überlegung doppelt: Pro Zyklus beträgt der Verfahrweg im Durchschnitt 1000 mm. Bei 3 Millionen abgestapelten Teilen kommt das Portal also auf eine Laufleistung von rund 3000 km pro Jahr. Konventionelle, elektrisch angetriebene Achsen stießen dabei schnell an Grenzen: Aufgrund der recht umfangreichen Mechanik müssten regelmäßig Verschleißteile ausgetauscht werden, was zusätzlichen Wartungsaufwand verursacht und die Gefahr ungeplanter Ausfälle erhöht.
Auch wenn pneumatische oder konventionelle, elektrische Lösungen in der Anschaffung günstiger sind als ein Portal mit Lineardirektantrieb, zahlt sich die Investition nach Ansicht von Müller aufgrund der dauerhaft hohen Prozesssicherheit und des minimalen Wartungsaufwands auf jeden Fall aus. Auch seine anfänglichen Überlegungen, anstelle des Flächenportals einen Scara-Roboter einzusetzen, hatte der Entwickler schnell verworfen. „Angesichts der kurzen Taktzeiten wäre der Verschleiß des Roboters einfach zu hoch“, so Müller. „Zum Abstapeln ist das Portal eindeutig besser geeignet.“
Hohe Wiederholgenauigkeit
Linearachsen und Portale mit Lineardirektantrieb lohnen sich insbesondere für die hochpräzise Montage kleiner Bauteile sowie bei sehr kleinen Hüben. Der Grund dafür ist einleuchtend: Zwischen Motor und Schlitten liegt nur eine einzige Schnittstelle. Dadurch arbeiten Achsen mit Lineardirektantrieb deutlich präziser und schneller und sie sind quasi wartungsfrei.
Modular aufgebaute Lösungen, wie sie mit dem umfassenden Programm von Schunk bis zu einem Hub von 3800 mm möglich sind, bieten ein Höchstmaß an Präzision, Flexibilität, Geschwindigkeit und Komfort. Mit ihnen lassen sich zuverlässig Wiederholgenauigkeiten < 0,01 mm erzielen und Massen bis 15 kg bewegen. Zusätzlich zum Aufbau, können sowohl der Hub als auch die Antriebskräfte individuell definiert und geregelt werden. Vor allem bei häufig wechselnden Teilen zahlt sich diese Flexibilität schnell aus. Bei Fügeprozessen lässt sich zudem die jeweilige Kraft über den Regler messen.
Weil Schunk bei allen lineardirekt angetriebenen Modulen als Standardschnittstellen Profibus DP, Canopen, Devicenet sowie Parallelschnittstellen zur Verfügung stellt, lässt sich vermeiden, dass innerhalb einer Anlage unterschiedliche Antriebsregler zum Einsatz kommen. Auch dies war für Müller ein entscheidender Faktor bei der Wahl des Lieferanten.
Das Linienportal wird nun, wie die Anlage auch, über Profinet-Schnittstellen angesteuert und ist mit Bosch-Rexroth-„Indradrive“-Reglern ausgestattet. Es besteht aus drei servoelektrisch angetriebenen Linearachsen der Baureihe MLD sowie einer stabilisierenden Achse ohne Antrieb, die verhindert, dass das System aufschwingt. Angeliefert wurde es als komplett vorkonfigurierte Baugruppe inklusive Schweißständer, vorparametrisierten Reglern und Kabelschlepp. Im Rahmen eines Inbetriebnahmetags mit Servicetechnikern von Schunk wurden die Achsen und die Parametereinstellungen im Regler optimiert und die Mitarbeiter auf der Anlage geschult.
Umfassendes Modulprogramm
Das Ergebnis überzeugt: Alle 5 s stapelt die Anlage ein fertig montiertes Teil ab. 3 Millionen Stück pro Jahr. Der Rundtisch, auf dem die Bauteile montiert werden, ist komplett mit Handhabungskomponenten und -baugruppen von Schunk ausgestattet. Für Müller hat sich ausgezahlt, dass dieser Hersteller eines der weltweit umfassendsten Modulprogramme für Pick-and-Place Anwendungen bietet. Es reicht von kompakten, pneumatisch oder elektrisch angetriebenen Pick-and-Place-Einheiten bis hin zu flexiblen und individuell konfigurierbaren Modullösungen. Ob Greifer, Ventilbox, Pick-and-Place-Einheit, Drehmodul oder Linearachse: Alle Komponenten sind optimal aufeinander abgestimmt. Mit minimalem Konstruktions- und Montageaufwand lassen sich hocheffiziente Pick-and-Place-Einheiten, Kreuzschlitten oder Greifschwenkeinheiten, Portalsysteme oder ganze Funktionsbaugruppen aufbauen. Selbst Mehr-achssysteme können komplett mit Standardelementen realisiert werden.
Aus Sicht von Müller ein klarer Vorteil: „Weil sämtliche Handhabungskomponenten aus einer Hand kamen, waren die Absprachen denkbar einfach. Innerhalb kürzester Zeit haben wir von Schunk CAD-Modelle der einzelnen Baugruppen erhalten, die wir direkt in unsere Planungen übernehmen konnten. Das brachte uns im Projektverlauf eine enorme Zeitersparnis.“
Schunk;
Telefon: 07133 103-0;

Kompakt oder modular?
Konzepte im Vergleich
Während modulare Konzepte mit Lineardirektantrieb Anwendern viele Freiräume bieten, konzentrieren sich Kompakteinheiten auf die beiden Hauptanforderungen der Hochleistungsautomation: minimaler Bauraum und kurze Taktraten. Ein Vergleich anhand von Schunk-Modulen zeigt, wo die jeweiligen Stärken beider Lösungen liegen.
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