Die komplette Einheit, bitte!

Linearmodule - Warum Linearführungssysteme für die Längs- und Querachse jeweils getrennt sehen? Eine neue Generation des Drei-Achsen-Transfersystems wird leistungsstärker durch zwei unterschiedliche Linearmodule mit integriertem Zahnriemenantrieb.

11. Oktober 2005

Kaum ein Hersteller von Teilen, Baugruppen oder ganzen Fahrzeugen, der nicht auf die Pressentechnik und Umformsysteme aus der Schuler-Gruppe vertraut. Dasselbe gilt auch für viele andere Industriezweige. Mit der Entwicklung flexibler Pressenanlagen und Transfersysteme hat Schuler auf veränderte Märkte reagiert. Heute sind viele Varianten und kleinere Losgrößen gefragt. Die Leistungsfähigkeit der Pressen- und Umformanlagen kommt aber nur dann voll zum Tragen, wenn der Werkstückwechsel, sprich das Beschicken mit Rohblechen und das Entfernen der bearbeiteten Teile, so schnell wie möglich erfolgt. Jede Sekunde, die eine Presse zum Teilewechseln stillsteht, ist verlorene Zeit und verschenktes Geld. Folgerichtig bestimmt die Schnelligkeit des Werkstücktransfers die Hubzahl pro Minute oder die Taktzeit der Presse und damit die Performance insgesamt. Aus diesem Grund hat Schuler Automation in Hessdorf, ein Unternehmen der Schuler-Gruppe, zusammen mit den Kollegen der Schuler Automation in Gemmingen für die Peripherie der Pressen- und Umformanlagen eine neue Generation von hoch dynamischen Drei-Achsen-Transfersystemen entwickelt. Diese Transfersysteme zeichnen sich durch sehr schnelle Beschleunigungs- und Verfahr- sowie Bremsgeschwindigkeiten aus. Sie ermöglichen sehr dynamische Drei-Achsbewegungen, reproduzierbar genaue Positionierung, höchste Steifigkeit, minimalsten Wartungsaufwand sowie maximale Zuverlässigkeit.

Die Drei-Achsen-Transfersysteme gibt es in fünf verschiedenen Ausführungen für unterschiedliche Pressengrößen bzw. Pressentischlängen ab 1.000 und bis 7.200 x 3.100 mm sowie bis zu 100 Hüben pro Minute. Bei einer Tischlänge bis 2.500 mm kommt ein Transfersystem mit max. 400 mm Längshub, bis 120 mm Schließhub, bis 80 mm Hebehub und mit Hubzahlen bis 100/min zum Einsatz. Da es sich hier vor allen Dingen um lineare Bewegungen handelt, die im Mehrschichtbetrieb auf Dauer mit reproduzierbarer Genauigkeit und höchster Zuverlässigkeit ablaufen müssen, setzen der Leiter der Entwicklung von Schuler Automation, Dr. Bernd Pögel, und seine Kollegen konsequent auf hochwertige Bauteile und Maschinenelemente.

Kein Ausfallrisiko eingehen

Dr. Bernd Pögel: »Nur so können wir die Funktionsfähigkeit und Zuverlässigkeit sowie Langzeitperformance unserer Transfersysteme, die wiederum elementare Bausteine unserer automatisierten Produktionsanlagen sind, gewährleisten. Unsere Anlagen produzieren auf der ganzen Welt und wir können nicht das Risiko eingehen, aufgrund minderwertiger und nur auf den ersten Blick günstigerer Maschinenelemente einen Ausfall zu provozieren, der einen Wust an personellem und finanziellem Aufwand nach sich zieht.« Als Lieferant für die Profilschienenführungen sowie für diverse andere hochwertige Maschinenelemente wie Kugellager und Zylinderrollenlager, Rollengewindetriebe sowie angetriebene Lineareinheiten arbeitet Schuler Automation seit einigen Jahren bereits ab der Ideenphase eng mit INA-Schaeffler zusammen. Jüngstes Projekt dieser Kooperation ist die neue Generation von Drei-Achsen-Transfersystemen, von denen in ›alter‹ und neuer Bauart, von der mittlerweile weltweit schon über 80 Stück in industriellen Anwendungen eingesetzt werden.

Als nun die Bewegungsabläufe für die neuen Transfersysteme analysiert und daraus die Anforderungen für das Pflichtenheft formuliert wurden, machten die INA-Ingenieure einen für alle Beteiligten überzeugenden Lösungsvorschlag: Anstatt die Linearführungssysteme und die Achsenantriebstechnik für die Längs- und auch für die Querachse (X und Y ) jeweils getrennt zu sehen, offerierten sie zwei unterschiedliche Linearmodule mit wartungsfreiem integriertem Zahnriemenantrieb als komplette, montagefertige Einheiten. Es folgten entsprechende Berechnungen mit dem INA-Berechnungsprogramm ›Bearinx‹. Die Linearmodule wurden dann, entsprechend den hochgerechneten Beschleunigungen, den hohen Verfahr- und Positioniergeschwindigkeiten sowie den hohen Belastungen um alle Achsen, als ›Eigenfrequenzgeregelte Systeme‹ ausgelegt. Außerdem wurden drei verstärkte Zahnriemen mit abgestimmter Vorspannung eingebaut und die Anschraubflächen für die Anschlusskonstruktion vorbereitet. Als Resultat gibt es nun diese Sonderlinearmodule auf Basis der Baugröße MDKUSE 35-3 ZRE-RL bzw. MDKUSE 25-3 ZRE-RL (eingebaut sind je zwei parallele Kugelumlaufeinheiten KUSE in Baugröße 35 bzw. 25). Die insgesamt vier Führungswagen müssen als in sich geschlossene Linearsysteme von den Monteuren nur noch installiert und angeschlossen werden. Es entfallen aufwändige Anpassungs- sowie Montage- und Ausrichtarbeiten. Die Komplettmodule weisen eine hohe mechanische Steifigkeit auf und die Eigendämpfung sorgt für ruhige und materialschonende Bewegungsabläufe. Die Eigenelastizität des Zahnriemenantriebs hat den Vorteil, als zusätzlich dämpfendes Element eine Entkopplung zwischen den zahnriemengetriebenen Laufwagen und den Führungen der Linearmodule darzustellen. Dazu Bernd Pögel: »Das dynamische Transfer-Handling von Blechen bringt hohe Achs- und Kippmomente mit sich, zumal Lastgewichte bis 500 Kilo keine Seltenheit sind und tausende Mal am Tag bewältigt werden müssen. Da kann es trotz aller Sorgfalt einen Crash geben, der deshalb keine großen Folgen verursacht, da die Elastizität im System die Linearführungen schützt.«

Sicherheit statt Kompromiss

Diese INA-Linearmodule sind so robust konzipiert und qualitativ hochwertig ausgerüstet, dass die Gebrauchslebensdauer deutlich oberhalb der errechneten theoretischen Maschinenlebensdauer liegt. Dass Schuler Automation zugunsten der Kunden keine Kompromisse einzugehen bereit ist, sondern eher auf Sicherheit setzt, ist ein Vertrauensvorschuss. Die Zusammenarbeit gestaltet sich laut Dr. Pögel so gut und reibungslos, dass heute, wann immer möglich und sinnvoll, Lagersysteme und Maschinenelemente aus dem umfangreichen INA-/FAG-Lieferprogramm verwendet werden. Abschließend meinte ein sichtlich zufriedener Dr. Pögel: »Die Unterstützung durch die INA-Anwendungstechnik ist für uns wertvoll, denn die Berechnungen sind immer sauber und für uns absolut nachvollziehbar ausgeführt. Gemeinsam haben wir mechanisch redundante Linearmodule geschaffen, so dass selbst nach einem Crash bei Bedarf mit reduzierten Hubzahlen weitergearbeitet werden kann. Unsere anspruchsvollen Kunden wissen das sehr zu schätzen. Kürzlich meinten die amerikanischen Vertreter des großen Zulieferunternehmens Magna, dass Schuler Automation den besten Blech-Transfer der Welt bauen würde. Solche Komplimente aus berufenem Mund nehmen wir natürlich gerne entgegen, reichen sie aber größtenteils gleich an unsere wichtigen Partner wie INA weiter. Denn die Performance, die Qualität und die Standfestigkeit unserer Transfersysteme sind in erster Linie auf die Qualität und Leistungsfähigkeit der zugelieferten Maschinenelemente und Baugruppen zurückzuführen.«

Jürgen Klein, INA

Erschienen in Ausgabe: 07/2005