Für Transport und Antrieb

Breco-Polyurethan-Zahnriemen in Isolierglas-Produktionslinie

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Für den Transport der Tonnen schweren Gläser und für den Antrieb der komplexen Bearbeitungsmaschinen kommen in der wohl weltgrößten Isolierglas-Produktionslinie bei Bystronic Glass gleich vier verschiedene Breco-Zahnriemen zum Einsatz – von der Standardware bis zum anwenderspezifisch entwickelten Hochleistungs-Sonderzahnriemen.

Dipl.-Ing. (FH) Jochen Krismeyer, Fachjournalist für Antriebs- und Automatisierungstechnik, Nürnberg, i. A. von Mulco

Mit ihren glänzenden Fassaden wirken moderne Wolkenkratzer, Hotels und Einkaufszentren zugleich elegant und futuristisch. Als stilistisches Mittel setzen die Architekten hierfür immer größere Glaselemente von bis zu 18 m Länge ein. Damit wachsen auch die Dimensionen der Isolierglas-Produktionslinien an. Ganze 160 m misst die weltweit größte Anlage, die aktuell im baden-württembergischen Neuhausen bei Bystronic Glass fertiggestellt wird.

Isolierglas – so ist es aufgebaut

Isolierglas besteht aus mindestens zwei Glasscheiben im Standardbereich und bis zu vier Glasscheiben im High-End-Bereich mit speziellen Abstandhaltern zwischen den Gläsern. Für hohe Isolationswerte sind die Glasscheiben überwiegend mit speziellen Beschichtungen versehen. Der Scheibenzwischenraum wird mit den Edelgasen Argon oder Krypton gefüllt. Die Abstandhalterrahmen können aus unterschiedlichen Werkstoffen wie Aluminium, Edelstahl, Kunststoff oder Verbundwerkstoffen gefertigt sein. Auf diesem Rahmen wird als Rundschnur die sogenannte Primärdichtung appliziert. Diese Primärdichtung besteht aus Polyisobutylen und ist für die Gasdichtheit verantwortlich.

Das Paket aus Glasscheiben und Abstandhalterrahmen wird gasgefüllt und miteinander auf Maß verpresst. Im letzten Produktionsschritt wird die außen umlaufende Fuge zwischen den Gläsern mit Sekundärdichtstoff, z. B. Silikon, gefüllt. Erst wenn diese Sekundärdichtung ausgehärtet ist, sind die Gläser fest miteinander verklebt, gasdicht und fertig für die Weiterverarbeitung oder bereit für den Transport zur Baustelle.

Isolierglas – so wird es hergestellt

In den Isolierglas-Produktionslinien sind die Gläser um 6° aus der Senkrechten leicht nach hinten geneigt. Sie liegen an Rückwänden an, die mit kleinen Rollen versehen sind, oder sie werden von waagrechten Stützbalken mit kleinen Rollen von hinten gehalten. Insgesamt sechs Stationen durchlaufen die Gläser in den Produktionslinien von Bystronic Glass:

  • 1. den Randentschichtungsautomat zum Abschleifen von metallischen Beschichtungen am Glasrand (z. B. UV-Schutz)
  • 2. die Glasplatten-Waschmaschine zur vollständigen Reinigung der Glastafeln
  • 3.  die Visitierstation zur optischen Inspektion auf Verschmutzung und Kratzer sowie zur Fixierung des Abstandhalterahmens mit aufgetragenem Primärdichtstoff
  • 4. die Drehstation, um die Glaselemente bei Bedarf wenden zu können
  • 5. die Zusammenbau- und Gasfüllpresse, in der die Glasscheiben mit den Abstandhalterahmen genau positioniert werden, das Gas eingefüllt und das „Paket“ auf Maß verpresst wird
  • 6. den Versiegelungsautomat, der die außenliegende Fuge zwischen den Gläsern z. B. mit Silikon verklebt und verfüllt

7 t schwere Glaselemente transportieren

In der Produktionslinie liegen die Glaselemente stets auf kräftigen Transportrollen oder auf beschichteten Zahnriemenrücken auf. Die Zahnriemenantriebe übernehmen drei Funktionen:

  • sie dienen zum Transport durch die 160 m lange Linie
  • sie übernehmen den Vorschub bei der CNC-Bearbeitung (Randentschichten und Versiegelungsautomat)
  • sie stellen eine präzise Positionierung der Glasscheiben auf wenige Zehntel Millimeter genau in der Zusammenbau- und Gasfüllpresse sicher

Für den Transport der extrem großen Glasscheiben von bis zu 18 m Länge und 3,3 m Höhe konnte in dieser Anlage der Brecoflex-AT10-Zahnriemen nicht die geforderten Zugkräfte und die nötige Steifigkeit zur Verfügung stellen. Die nächste marktübliche Standardgröße ist der Typ AT20. Die großen Zähne des AT20 führen jedoch unweigerlich zu größeren Durchmessern der Umlenkrollen und der Zahnriemenräder.

Stephan Kammerer, Entwicklungsleiter bei Bystronic Glass erklärt zur passenden Dimensionierung: „Die Teilung von 15 mm war für uns konstruktiv und hinsichtlich der Leistungsfähigkeit genau die richtige Größe. Breco bietet diese Teilung als Serienprodukt an. Allerdings hatten wir einige Sonderwünsche und waren deshalb mit vier Konstrukteuren zu Besuch beim Zahnriemenhersteller in Porta Westfalica mit einem ganzen Bündel an Fragen und konkreten Aufgabenstellungen. Unser Ziel war eine genau passende Konstruktion und Auslegung des Zahnriemens“.

Dipl.-Ing. René Preßler, technischer Kundenberater von Mulco-Vertriebspartner Hilger u. Kern initiierte für Bystronic Glass den Besuch bei Breco in Porta Westfalica. Ganz oben auf der Wunschliste von Kammerer stand eine höhere Steifigkeit des Zahnriemens. Der Entwicklungsleiter erklärt dazu: „Wir positionieren die Glaselemente gegen einen Positionierstift. Die unter der tonnenschweren Last entstehende Dehnung des 3,5 m langen Riementrums führt dazu, dass sich nach erfolgter Positionierung der Glasscheibe der Riemen wieder etwas zusammenzieht und sich die Position der Scheibe leicht verändert. Mehr als 0,5 mm dürfen hier nicht überschritten werden. Da ist ein möglichst steifer Zugträger für die Qualität der Isoliergläser entscheidend“.

Anwenderspezifische Entwicklung, Dauerlauftests

Breco hat in einem Entwicklungsprojekt für Bystronic Glass den ATS15-Zahnriemen im Vergleich zum Standardzahnriemen mit einem speziell auf die geforderte Steifigkeit und die auftretenden Zugkräfte ausgelegten, dickeren Zugträger ausgerüstet. Preßler erklärt dazu: „Der größere Zugträgerdurchmesser führt beim Umlauf des Zahnriemens um die Riemenscheibe dazu, dass der Durchmesser, auf dem die neutrale Faser des Zugträgers liegt, größer wird. Daher müssen die Zahnriemenscheiben im Durchmesser dem neuen Zahnriemen angepasst werden, um den Längenunterschied auszugleichen. Das ist hinsichtlich der Kosten mit einzukalkulieren.“

Zusätzlich war noch der praktische Beweis zu erbringen, dass die durch das Gewicht der Glasscheiben eingetragene Reibungswärme an die Stützschienen aus Edelstahl ausreichend abgeführt wird. Zur Reibungsreduzierung kommt auf der Zahnseite das grüne textilartige Polyamidgewebe PAZ zum Einsatz. Kammerer ergänzt: „Wir haben Dauerlaufversuche bei Breco durchführen lassen, mit denen die Erwärmung des Riemens mit der maximal zulässigen Streckenlast von 400 kg/m in Abhängigkeit von zwei Betriebsgeschwindigkeiten geprüft wurde. Die Ergebnisse waren sehr positiv. Wir setzen die Reibpaarung PAZ-Edelstahl inzwischen an allen hochbelasteten Stützschienen in unseren Maschinen ein.“

Schüsseln der Zahnriemen

Eine letzte Aufgabenstellung war am ATS15-Zahnriemen noch zu lösen: die Beschichtung des Riemenrückens. Wird ein breiter Zahnriemenrücken beschichtet, kommt es herstellungsbedingt zu unterschiedlichen Spannungen im Riemen. Das führt dazu, dass sich der Zahnriemen quer zur Laufrichtung leicht krümmen kann. In Anlehnung an die Form des gleichnamigen Küchenutensils wird diese Verformung der Zahnriemen als Schüsseln bezeichnet. Bei kleinen, leichten Gläsern kann das Schüsseln unerwünschte Bewegungen des Glases auf dem Riemen hervorrufen und in der Maschine die Positioniergenauigkeit negativ beeinflussen. Kammerer dazu: „Auch hier hat uns Breco den optimalen Aufbau und die geeignete Schichtdicke empfohlen. Das hat wirklich 100%ig funktioniert, die Riemen sind eben, wir haben die nötige Steifigkeit erreicht, die Rückenbeschichtung hat die passende Härte und die PAZ-Beschichtung reduziert nicht nur Reibung, Verschleiß sondern auch die Antriebsleistung.“

Optimal für den Einsatz in Vertikalachsen

In der Visitierstation werden die Glasscheiben nicht von Stützwänden, sondern von mehreren waagrechten, 18 m langen Stützbalken gehalten. Diese Stützbalken sind in Abhängigkeit von der zu fertigenden Isolierglashöhe höhenverstellbar. Als Zugmittel dienen hier Breco- und Brecobasic-Zahnriemen AT10.

Ein weiterer Balken mit 18 m Länge – Greiferbalken genannt – positioniert den Abstandhalterahmen auf die obere Glaskante. Der Greiferbalken liegt im Gegensatz zu den Stützbalken vor dem Glas und damit im Arbeitsbereich der Bediener. „Um die strengen Sicherheitsrichtlinien zu erfüllen, war unter anderem der Leistungsnachweis zu erbringen, dass die eingesetzten Zahnriemen die dreifache Nennlast sicher halten können. Für diese Aufgabe ist der neue Brecomove-Hochleistungszahnriemen wie geschaffen“, fasst Entwicklungsleiter Kammerer zusammen.

Der Brecoflexmove-Zahnriemen wurde ursprünglich als reiner Leistungsantrieb mit einer verbesserten Zahngeometrie, einer reibungsreduzierenden Folie und einem verstärkten Zugträger entwickelt. Die Sicherheit, die der Brecomove – also die Variante als Meterware – gegen Abriss bietet, ist dadurch so hoch, dass er auch optimal in Vertikalachsen eingesetzt werden kann. Preßler erklärt dazu: „Die Nachfrage bei den Außendienst-Ingenieuren der Mulco-Vertriebsparter war so groß, dass man den Serienanlauf des neuen Zahnriemens sogar vorgezogen hat. Eine der Stärken von Breco ist es, bei Bedarf anspruchsvolle Entwicklungsprojekte für Anwender umsetzen zu können. Die Außendienst-Ingenieure der Mulco-Vertriebspartner sind in diesem Prozess die beratende Schnittstelle und ermöglichen so einerseits für ihre Kunden außergewöhnliche Lösungen und fördern andererseits auch die Produktweiterentwicklung beim Zahnriemenhersteller.“ bec

Detaillierte Informationen zu den Zahnriemen bietet dieser Katalog:

http://hier.pro/Jp5Vo

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