Keine Stangenware

Maschinenelemente

Drehmomentkugelbuchsen – Der Trend im Maschinenbau geht zur Individualisierung. Anwender erwarten die Erfüllung ihrer Anforderungen optimal, zeitnah und zu einem günstigen Preis. Spezialisten wie Popp Maschinenbau setzen daher auf ausgewählte Zulieferer wie Tretter.

01. Juni 2017

Popp Maschinenbau hat sich auf die Herstellung von Sondermaschinen für Papierweiterverarbeitung und -handhabung in Verbindung mit Verpackungstechnik spezialisiert. »Unsere Einzel- und Serienmaschinen verarbeiten Papier und Papierprodukte genau nach den speziellen Anforderungen der Kunden«, beschreibt Geschäftsführer Helmut Popp sein Unternehmen.

Dazu zählen auch die Funktionen Vereinzeln, Ausrichten, Falten, Schneiden, Bekleben und Beschriften. Ergänzend bietet Popp Palettierungsanlagen, Umreifungsmaschinen sowie spezielle Zuführsysteme für Print- und Mediaprodukte an, die sich leicht in Verpackungslinien integrieren lassen. Im Jahr liefert der Unternehmer hierfür etwa fünf bis zehn Maschinen aus.

Zu seinen Partnern gehört unter anderem die Heidelberger Druckmaschinen AG, weltweit führender Hersteller von Bogenoffset-Druckmaschinen. Hinzu kommen Verpackungsbetriebe, Händler der Papier- und Verpackungstechnik, aber auch Druckereien, Buchbindereien sowie die Investitions- und Konsumgüterindustrie.

Montiert, in Betrieb genommen und abgenommen werden die Maschinen am Standort in Crailsheim. Um stets eine hohe Qualität sicherzustellen, spielen ausgewählte Zulieferer für den Maschinenbauer eine besondere Rolle. »Wir kaufen sehr viele Fertigungsteile zu. Dabei sind uns Zuverlässigkeit, Preis, Termintreue und eine schnelle Lieferung wichtig«, sagt Helmut Popp. Zulieferer müssen aber auch flexibel auf die technisch sehr hohen und sich ständig ändernden Anforderungen reagieren können. Denn die Maschinen sollen nicht nur ihre Aufgabe erfüllen, sondern dem Anwender auch signifikante Steigerungen an Effizienz und Produktivität ermöglichen.

Eine intensive Zusammenarbeit besteht deshalb schon seit Jahren mit der Dr. Erich Tretter GmbH & Co. aus dem schwäbischen Rechberghausen. Ausschlaggebend dafür ist nicht etwa die räumliche Nähe zu dem knapp 70 Kilometer entfernten Zulieferer, sondern das besondere Portfolio an innovativen Maschinenkomponenten.

»Bücher, Kekse oder SIM-Karten – unsere Anlagen sind so individuell wie die Produkte, die verpackt werden«, vergleicht Popp. Dazu gehören auch mikrowellengeeignete Verpackungstüten. Als Bindeglied zwischen Papieraufnahme und Verpackungsanlage wurden die Maschinenbauer beauftragt, Pick-&-Place-Einheiten zu liefern.

Die gepufferten und in einem Warenträger waagrecht gestapelten Papierbögen gelangen zu den Pick-&-Place-Einheiten. Diese nehmen sie über Sauggreifer auf und führen sie zu den jeweiligen Verarbeitungsschritten – wie Leimen oder Falten – und holen sie auch wieder ab. Erst wenn aus den Bögen Verpackungstüten geworden sind, kommen sie in die Verpackungsanlage.

»Aus Effizienzgründen erfolgen die Bewegungen der Einheiten aus Aufnehmen, Greifen und Ablegen nicht nur extrem schnell, sondern auch oszillierend«, beschreibt der Geschäftsführer. »Damit können wir kontinuierliche Materialflüsse realisieren – ohne Leerfahrten.«

Um diese oszillierenden Bewegungen effizient umzusetzen, verbaute Popp Maschinenbau die neuartigen Drehmomentkugelbuchsen von Dr. Tretter. Die rotationssymmetrischen Maschinenelemente sind freitragend und erfordern damit keine Unterkonstruktion. Sie erreichen Drehungen um jeden beliebigen Winkel.

Kompakt, leicht, belastbar

»Die Vorteile von Drehmomentkugelbuchsen sind recht einfach zu erklären«, erläutert Oliver Gößler, technischer Berater bei Dr. Tretter. Die Führungsnutbahnen auf der Nut- oder der Drehmomentwelle sind konvex geformt und schmiegen sich auf die ebenfalls konvexe Kugel in der Buchse eng an.

Bei Belastung und wegen der Schmiegung vergrößert sich die Kontaktfläche. Dadurch lässt die Drehmoment-Kugelbuchse höhere Stoß- und Tragbelastungen sowie Genauigkeiten als herkömmliche Rundführungen zu. »Das erklärt die höhere Belastbarkeit einer Drehmomentkugelbuchse gegenüber der Wellen- oder Rundführung«, sagt Oliver Gößler.

Durch die vier achsparallelen Laufrillen auf der Nutwelle hat die Drehmomentkugelbuchse den weiteren Vorteil, Drehmomente aufnehmen oder übertragen zu können. Konstrukteure bauen damit kompakter, gewichtsoptimierter und präziser als mit einer Rundführung, weil diese entweder eine zweite Rundführung oder eine andere Form der Abstützung benötigt. Das heißt, sie erfüllt die Funktion einer Vielkeilwelle, hat aber die Vorteile wälzgelagerter Führungen.

Alternativ zu dieser Führung ließe sich auch eine Profilschienenführung einsetzen. Es gibt aber einen wichtigen Unterschied: Die Drehmomentkugelbuchse ist rotationssymmetrisch aufgebaut, die Profilschienenführung nicht. Deshalb muss bei der Profilschienenführung die Umgebungskonstruktion über den Wagen montiert werden. Damit baut sie in aller Regel auch größer als die Mutter der Drehmomentkugelbuchse. Zudem übt eine Kraft in Verfahrrichtung immer ein zusätzliches Moment auf die Führung aus, während das bei der Drehmomentkugelbuchse nicht zwangsläufig der Fall ist.

Unabhängig von diesen Betrachtungen bleiben die Vorteile aller Wälzführungen auch weiterhin bestehen: kein Stick-Slip-Effekt (Haftgleiteffekt) bei niedrigen Geschwindigkeiten, und durch die eingesetzte Kugelgröße lässt sich das Spiel und die Steifigkeit einstellen.

»Mit diesen Bauelementen können wir somit den Schlitten, der auf den Wellen verfährt, kompakt und gewichtsoptimiert bauen«, erläutert Helmut Popp. Sie benötigen zum Beispiel sehr wenige Kabel: ein großer Vorteil, um schnelle Taktzeiten zu realisieren. »Denn ohne diese Lösung hätten wir einen enormen Aufbau mit Energieführungen und Elektroleitungen mitführen müssen, der erheblich Platz benötigt und Gewicht verursacht«, sagt der Geschäftsführer. Zudem lassen sich Elektroleitungen durch die Drehmomentwelle führen.

Auf dem Schlitten müssen weiterhin auch keine Antriebe mitfahren. Damit wird das ganze System schneller, leichter und kompakter. Der Anwender erhält eine preiswerte Lösung und kann kleinere Antriebe einsetzen, weil sie weniger Masse bewegen müssen. Zusätzlich kann er seinen Konstruktions- oder Montageaufwand deutlich reduzieren.

Härtere Anforderungen

»Für uns Maschinenbauer ist der Wind rauer geworden«, beschreibt der Geschäftsführer die aktuelle Situation auf dem Markt. So erwartet Heidelberger Druck Standardlieferzeiten von mittlerweile drei Wochen. Weil die Anlagen auf einer einheitlichen Plattform aufgebaut sind, lassen sie sich vorfertigen und die Lieferzeiten sicher einhalten. Das gilt jedoch nicht für alle seine Kunden.

Einen Trend sieht der Geschäftsführer in der zunehmenden Individualisierung. Die Menge an gleichartigen Maschinen geht deutlich zurück, und durch den Wettbewerb sinken die Preise. »Mit einem Zulieferer wie Dr. Tretter können wir diesen harten Bedingungen aber entspannt begegnen«, betont Helmut Popp.

Ein intensiver Austausch zwischen Zulieferer und Entwickler ist die Grundlage für die erfolgreiche Zusammenarbeit. »Die Pick-&-Place-Einheiten für die Verpackungen sind mittlerweile schon bei zwei Anwendern – in der Schweiz und in Südfrankreich – sehr erfolgreich im Einsatz.« us

Auf einen Blick

• Dr. Tretter liefert seit 40 Jahren Maschinenelemente für alle Bereiche des Sondermaschinenbaus. Dazu gehören Linearsysteme, Kugelbuchsen, Wellen, Gewindetriebe, Kugelrollen oder Toleranzhülsen.

• Die 50 Mitarbeiter fertigen zudem hochwertige Standardelemente und kundenspezifische Sonderlösungen.

Erschienen in Ausgabe: 05/2017