IEF-Werner: Komplexe Bauteile montieren mit 18-Achs-Positioniersystem
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IEF-Werner: Komplexe Bauteile montieren mit 18-Achs-Positioniersystem

Kompaktes Handling-System: 6 Bearbeitungsschritte auf engem Raum
Komplexe Bauteile montieren mit 18-Achs-Positioniersystem von IEF-Werner

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(bec) Für die Herstellung von Sensoren müssen verschiedene Einzelteile schnell zugeführt und in insgesamt sechs Arbeitsschritten nacheinander präzise montiert werden. Dafür entwickelte IEF-Werner ein 18-Achs-Positioniersystem, das die verschiedenen Bauteile dem Sensor zuführt. Durch das nutzerseitig vorgegebene Maschinenlayout stand nur wenig Bauraum zur Verfügung. Die Techniker setzen deshalb als Basis auf einen Direktantrieb (Linearantrieb mit Linearmotor). Damit lassen sich mehrere Schlitten platzsparend auf einer Achse verfahren.

Die Aufgabe war klar definiert: Für die Herstellung von Sensoren innerhalb einer Fertigungslinie müssen verschiedene Einzelteile schnell zugeführt und nacheinander präzise montiert werden, um sie als fertige Baugruppe in kurzer Taktzeit der weiteren Produktion wieder zuzuführen. Dazu werden verschiedene Bauteile je nach Bearbeitungsschritt einzeln zugeführt und in sechs Bearbeitungsschritten wie Pressen, Schrauben oder Kleben zu fertigen Baugruppen montiert. „Viel Platz stand uns nicht zur Verfügung – das geforderte Handling-System sollte in einer kundenseitig vorgegebenen Zelle untergebracht sein“, berichtet Andreas Hirt, Vertriebsmitarbeiter im Bereich Linearachsen bei der IEF-Werner GmbH, Furtwangen. „Mit diesen Anforderungen kam der Kunde auf uns zu.“

Mit Direktantrieb kompakter bauen

Zuerst sahen die Techniker für jede Station ein eigenständiges x-y-z-Handling vor. „Das ursprüngliche Konzept sah sechs separate 3-Achssysteme auf Basis von Spindelantrieben vor“, sagt Hirt. Doch diese Lösung hätte speziell in der Materialflussrichtung (x-Achse) zu groß gebaut. Die Ingenieure kamen auf eine andere Idee: Mit einem Direktantrieb als x-Achse können auf einem einzelnen Achsgrundkörper die benötigten sechs Schlitten untergebracht werden. Dies macht das ganze System deutlich kompakter – genau ausreichend für die vorgegebene Zelle, ohne dass das System dabei an Präzision verliert.

Die IEF-Ingenieure entwickelten ein Positioniersystem mit insgesamt 18 Achsen. Für die x-Achse kommt nun eine Lineareinheit der Baureihe Euroline zum Einsatz. Bei diesem einbaufertigen System ist der Antrieb mit einem eisenbehafteten Linearmotor und einem optischen Absolutwert-Messsystem ausgestattet. Dadurch wird eine Referenzierung überflüssig. Die Wiederholgenauigkeit liegt bei ±5 µm und die Geschwindigkeit bei bis zu 5 m/s. Der Hub der Lineareinheit beträgt 2.457 Millimeter.

Dynamische Antriebe von IEF-Werner

Für die y- und die z-Achsen verbauten die IEF-Techniker Spindelachsen der Baureihe Profiline. „Die spindelgetriebenen Linearschienen mit Kugelumlaufeinheiten eignen sich hervorragend zum präzisen Handhaben von Kleinteilen“, erläutert Hirt. Da der Anwender mit einer Steuerung von Siemens arbeitet, wurden die Spindelantriebe der Baureihe Profiline mit Siemens-Motoren ausgerüstet. Ebenfalls wurde die Anbindung des Linearmotors Euroline an die vorgegebenen Steuerungskomponenten über entsprechende Anschlussleitungen sichergestellt.

Entwickler setzen keine Energieketten ein

Dies ist eine Besonderheit der Automatisierungsspezialisten: Sie vertreiben nicht nur Lösungen mit eigenen Motoren, sondern setzen auf Anwenderwunsch auch Fremdgeräte ein. „Um mit dem System das kundenseitig geforderte Sicherheitslevel zu erreichen, wurde der Linearmotor zudem mit einem speziellen Absolutwertgeber ausgestattet, der den Betrieb für sicher begrenzte Geschwindigkeit erlaubt“, sagt Hirt.

Um eine maximale Flexibilität beim Achssystem zu erreichen und den vorhandenen Hub vollständig nutzen zu können, setzten die Entwickler keine Energieketten ein. „Wir hätten sie seitlich an den Stationen anbringen müssen. Das hätte die Bewegungsfreiheit eingeschränkt und unnötig Platz in Anspruch genommen“, sagt Hirt. Deswegen werden die Kabel zentral nach oben abgeführt.

Gleicher Aufbau, geringerer Konstruktionsaufwand

Andreas Hirt zeigt auf die Zelle, in der das 18-Achs-Positioniersystem untergebracht ist. „Jede Station ist gleich aufgebaut, das wirkt sich positiv auf den Konstruktionsaufwand aus“, erläutert er. Die Bauteile werden je nach Bearbeitungsschritt einzeln den Stationen zugeführt und dort zu Baugruppen montiert. An der letzten Station wird ein Deckel aufgeklebt. Der Verfahrbereich pro Station beträgt 150 × 510 × 80 Millimeter, die Verfahrzeiten für die verschiedenen Bearbeitungsschritte liegen je nach Aufgabe bei vier bis acht Sekunden und das Gewicht der zu bewegenden Masse an der z-Achse liegt bei bis zu fünf Kilogramm. Über ein Kamerasystem wird die Qualität der einzelnen Schritte kontrolliert. „Mit dem 18-Achs-Positioniersystem haben wir sechs Handhabungsprozesse auf engem Bauraum realisiert, die schnell und präzise ausgeführt werden können“ beschreibt Hirt das Ergebnis.

Detaillierte Informationen zu den Linearantrieben


Kontakt:
IEF-Werner GmbH
Wendelhofstraße 6
78120 Furtwangen
Tel.: +49 7723 925–0
E-Mail: info@ief-werner.de
Website: www.ief.de


Andreas Hirt, Vertriebsmitarbeiter im Bereich Linearachsen, IEF-Werner GmbH
Bild: IEF-Werner

„Mit dem 18-Achs-Positioniersystem haben wir 6 Handhabungsprozesse auf engem Bauraum realisiert, die schnell und präzise ausgeführt werden können.“

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