Funktionsfertige Systeme entlasten Maschinenhersteller

In der Lineartechnik geht es häufig nicht nur um die Realisierung einer präzisen Bewegungs- und Positionieraufgabe, sondern darüber hinaus auch um strategische, konzeptionelle und logistische Aufgabenstellungen. Im Fokus stehen dabei stets die Herstellungskosten der Maschinen und Anlagen sowie deren Produktivität. Für diesen Fortschritt an Produktivität ist allerdings weit mehr erforderlich als ein kompletter Lineartechnik- und Antriebsbaukasten, wie Schaeffler anhand von drei Beispielen aufzeigt.

Jürgen Klein, Leiter Marketing Lineartechnik, Schaeffler

In Kliniken werden heute moderne Diagnose- und Behandlungsgeräte wie beispielsweise Computertomographen nach den gleichen Maßstäben betrieben, wie sie z. B. bei Werkzeugmaschinen zur Anwendung kommen: Eine möglichst hohe Auslastung und Verfügbarkeit sollen die Wirtschaftlichkeit maximieren. Dies veranlasste Siemens Healthcare zur Entwicklung der sogenannten Sliding Gantry für Computertomographen.

Mit Linearsystem Auslastung beim Betreiber gesteigert

Während bei einem normalen Computertomographen der Patient mit der Liege durch das Gerät fährt, bewegt sich der Tomograph des Sliding-Gantry-CT bei der Bildgebung über den Patienten. Der Patient liegt auf einem fest eingestellten Tisch. Dadurch ist es nun möglich, zwei ortfeste Patientenliegen in je einem Raum anzuordnen, zwischen denen der Scanner verfahren werden kann. Ein einziger Computertomograph (CT) wird also abwechselnd in zwei Räumen eingesetzt. „Nebenzeiten“ des CT durch den Wechsel der Patienten in den Behandlungszimmern werden vermieden. Der Durchsatz lässt sich so deutlich steigern.

Ein zusätzliches Entwicklungsziel von Siemens Healthcare war es, die Auslieferung des Sliding-Gantry-CT und dessen Montage auf der Baustelle in den Kliniken so einfach wie möglich zu organisieren. Daher sollte die Linearlösung als betriebsfertige Sliding Gantry komplett von Schaeffler übernommen und an Siemens geliefert werden. Der Clou: Die Sliding Gantry wird in verpacktem Zustand von Siemens nur kurz zwischengelagert und mit dem Tomographen schließlich an die Baustelle geliefert. Mit diesem Konzept können bei Siemens die Warenein- und ausgangskontrollen, Vormontage-, Inbetriebnahme- und Demontagearbeiten an der Sliding Gantry und eine erneute Verpackung einzelner Lineartechnikkomponenten komplett entfallen. Das Linearsystem wird mit dem CT also erst vor Ort beim Endkunden „verheiratet“. Dazu erklärt Henning Dombek, Leiter Systemlösungen bei Schaeffler Lineartechnik: „Mit der Übertragung der gesamten Lineartechnik an Schaeffler ging folglich auch die Komplexität der dreidimensionalen Raumanpassung der Gantry in den Krankenhäusern in unsere Verantwortung über, wie beispielsweise die Längenvariabilität am Boden und an der Decke, die Anpassung an die Deckenhöhe und an den Bodenaufbau sowie die teleskopierbare Kabelsäule in mehreren Ausführungen.“ Folglich musste das präzise, in den Boden versenkte Linearführungssystem an die Bedingungen einer Baustelle mit den dort üblichen Toleranzen und Unebenheiten konstruktiv adaptiert werden. „Das finden Sie in keinem Baukasten“, ergänzt Dombek.

Montageaufwand in der Produktion minimiert

Der amerikanische Hersteller von medizinischen Diagnosegeräten AAD hat für die Früherkennung der Mastitis – einer Erkrankung der Euter von Milchkühen – ein praktikables Konzept entwickelt: Die Milchproben werden nicht mehr in Labore verschickt, sondern das Labor kommt auf die Farm: Mit dem tragbaren On-Farm-Diagnosesystem QScout Farm Lab garantiert AAD den Landwirten die Diagnose aller vier Euter in nur drei Minuten. Vor Ort regelmäßig messen und ohne fachliche Kenntnisse Infektionen schnell entdecken, das ist die Idee des mobilen Testlabors. Hierzu setzt AAD ein optisches Verfahren ein, bei dem die Milchprobeplättchen – die sogenannten Slides – mit einem Mikroskop vollautomatisch von einem x-y-z-System abgefahren werden. Bis zu 20 dieser Slides finden im Einschub des kleinen Farm Lab Platz.

Konstruktion, Entwicklung und Fertigung des angetriebenen x-y-z-Systems sollten komplett vom Systemlieferanten übernommen werden. Um die eigenen Logistik- und die Montagekosten so gering wie möglich zu halten, war die Lieferung eines plug-and-play-fertigen Positioniersystems Bedingung. Nach einer ersten Analyse war der zu lösende Zielkonflikt für das 3-Achs-Positioniersystem offensichtlich: hohe Präzision, niedriges Gewicht und geringe Kosten. Die Schaeffler-Ingenieure entwickelten für AAD ein kostengünstiges Gleichteilekonzept für die Kugelumlaufführungen, Laufwagen, Spindeln, Spindelmuttern, Motoren und Endpositionsschalter. Schrittmotoren und einfache Gewindespindeln reduzieren zusätzlich die Kosten. Für einen verschleißarmen und stick-slip-freien Lauf sind die Spindeln mit einem Trockenschmierstoff beschichtet. Die Spindelmuttern werden spielfrei vorgespannt, um die geforderte bidirektionale Wiederholgenauigkeit von unter 20 µm einzuhalten. Schaeffler USA liefert das System betriebsbereit mit allen elektrischen Komponenten inklusive Kabelbaum. AAD muss nur noch das fertige Positioniersystem, die Steuerung und das Mikroskop in das Gehäuse montieren.

Prozesse in Sondermaschinen optimieren

Beim Spezialisten für Gefälledächer aus Leichtmaterial Kluth kommen Planung, Produktion und genaue Aufmaß-Konfektionierung aus einer Hand. Um die Polystyrol-Dämmplatten für den Dachbau auftragsbezogen und individuell zuzuschneiden, setzt das Unternehmen spezielle Schneid- und Konfektionieranlagen ein. Das manuelle Verstellen der Schneiddrähte wurde allerdings den hohen Anforderungen an Maßgenauigkeit und Qualität nicht mehr gerecht. Um die Schneiddrähte automatisch, schnell und präzise zu verstellen, werden zwei Linearmodule vom Typ MKUVE20-B-ZR eingesetzt. Sie stellen die einzelnen Schneiddrähte über die Steuerung wahlweise absolut parallel oder bei Bedarf auch schräg für Keilformen ein. Mithilfe von Greifern, die am Laufwagen montiert sind, lassen sich die einzelnen Drähte verstellen, sodass die Schneidanlagen ohne Unterbrechung die Blöcke in kundenspezifische Dachelemente auftrennen können.

Die automatisierte Drahtverstellung mit den INA-Linearmodulen schließt Fehlerquellen nahezu komplett aus, ersetzt die manuelle Verstellung und damit den Engpass in der Fertigung. Der Ausstoß an montagefertigen Dachelementen konnte verdoppelt werden.

Baukasten allein genügt nicht

Ein großer Baukasten allein ist kein Garant für solche Linearsysteme, die die Produktivität von Maschine und Anlagen tatsächlich steigern können, auch wenn der Baukasten eine Grundvoraussetzung ist. Die strategischen, logistischen und prozesstechnischen Ziele der Kunden sind oft nur mit einem Leistungsspektrum realisierbar, das über den Baukasten hinaus alle Aufgaben bis zur anschlussfertigen Lösung umfasst: Projektierung, Auslegung, Gesamt- und Detailkonstruktion, Vor- und Endmontage, Verkabelung, Steuerung und Programmierung sowie ggf. die Inbetriebnahme vor Ort. Die Aufteilung von Maschinen bzw. Anlagen in die Kernkompetenz des Maschinenherstellers und in ein funktionsfertiges Linearsystem entlastet den Maschinenhersteller im eigenen Werk ganz wesentlich von der Handhabung, Vormontage und Einstellung der Linearsystem-Komponenten, vermeidet unnötigen Warenein- und -ausgang, vereinfacht den Versand und reduziert insgesamt die Herstellungszeit und -kosten. I