Komplette Systeme to go

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Linearmodule – Betriebsfertige und individuelle Linearsysteme aus Standardmodulen sind im Kommen. Darum hat Schaeffler hier ein umfangreiches Programm entwickelt und kann Anwendern so einfache Wege zur gewünschten Systemfunktion aufzeigen.

10. November 2015

Kürzer werdende Entwicklungszyklen bei den Maschinenherstellern aber auch die steigende Flexibilisierung in den Produktionswerken wirken sich 1:1 auf die Situation von Sondermaschinenbauern aus. Sie müssen sich auf immer kleinere Entwicklungszeiten für ihre Lösungen einstellen. Oft ist ein kurzer Zeitraum zwischen Kundenanfrage und Angebot der entscheidende Faktor. Wer schnell ein solides Konzept erstellen kann, ist hier klar im Vorteil. Es gilt also, einen effektiven internen Workflow aufzubauen und effizient mit Lieferanten zusammenzuarbeiten – schließlich sind diese an den wichtigsten Projektphasen wie Aufgabenanalyse, Konzeption der Lösung sowie Auslegung und Engineering beteiligt.

Besonders anspruchsvoll in der Projektabwicklung sind Linearsysteme. In diesem Fall sind kombinierbare Linearmodule ein geeignetes Mittel, auch anspruchsvolle Funktionen in kurzer Zeit und mit einer hohen Varianz zu realisieren. Ein führender Anbieter solcher Module ist INA-Lineartechnik aus der Schaeffler-Gruppe. Das Unternehmen hat ein umfangreiches Programm, alle Komponenten lassen sich mit elektrischer Antriebstechnik verschiedener Hersteller kombinieren und sind in sehr kurzer Lieferzeit beim Kunden. Dazu gehören:

- Ein großes Portfolio an Linearsystemen und Antriebstechnik für ein effektives Single-Sourcing, auch individuell konfektioniert.

- Eine präzise und schnelle Auslegung von Linearsystemen.

- Ein zusätzlicher Vertriebsweg für individuelle Linearsysteme über die Schaeffler Technology Partner Industrial-Systems.

Je nach Unternehmensgröße, Branche, vorhandenen Lieferantenbeziehungen und Komplexität der Aufgabenstellung offeriert die Lineartechnik von Schaeffler ihren Kunden mögliche Wege zur individuellen Systemlösung. Solange es nicht um High-End-Applikationen geht, stellt die Hardware für den Kunden lediglich ein Mittel zum Zweck dar. Die Lösung wird aus Standardkomponenten bedient. Für den Kunden rückt dann ein effektiver Engineering-, Konfigurations- und Inbetriebnahmeprozess in den Vordergrund. Ist dagegen ein komplexes Linearsystem zu entwickeln, kommen Themen aus der Wälzlagertechnik wie Tribologie, Wälzkontaktanalyse, Tragfähigkeiten, Schwingungen oder auch Geschwindigkeitsgrenzen hinzu.

Alle Facetten abdecken

Beide Aufgabenstellungen deckt bei der INA-Lineartechnik der Fachbereich Systemlösungen mit Entwicklungs- und Applikationsingenieuren professionell ab. Bei Bedarf greifen sie sowohl auf das komplette Produktportfolio von Schaeffler als auch auf die Entwicklungskompetenzen und -ressourcen zurück. »Das ist eine einmalige Kombination am Markt. Daher ist es auch kein Wunder, dass wir zu den Ersten gehören, die nach einer Sonderlösung gefragt werden, wenn Kunden mit Standard-Komponenten nicht weiterkommen«, erklärt Marketingleiter Jürgen Klein.

Mit den INA-Standardprodukten, vor allem den Modulen und angetriebenen Lineareinheiten, lassen sich bereits die meisten Applikationen abdecken. Unter Modul ist dabei eine funktionsfertige Linearführung zu verstehen, zusammengesetzt aus einem Aluminium-Trägerprofil, einer Führung mittels Profilschiene, Laufrolle oder Welle sowie ein mechanischer Antrieb mittels Kugel-, Trapezgewinde- oder Zahnriementrieb aus dem standardisierten Katalog-Programm AL1. Diese Module werden mit elektrischen Antriebselementen wie Servomotoren, Steuerungen und mechanischen Elementen wie Befestigungswinkel, Spannpratzen, Nutensteinen, Kupplungen und Zwischenwellen aus dem Standardprogramm zu angetriebenen Lineareinheiten ergänzt.

Sehr schnell und leise

Für geräuschsensible Applikationen in der Medizin- oder Messtechnik ist es möglich, alle Module mit den vierreihigen Kugelumlaufeinheiten KUVE-B auszustatten. Die Ausführung HS in X-life-Qualität für High-Speed-Anwendungen ermöglicht Geschwindigkeiten von bis zu zehn Metern pro Sekunde, andere Bauarten zwischen 2,5 bis acht.

INA-Tandemmodule der Baureihe MDKUVE wiederum verfügen über einen Laufwagen, der auf zwei parallelen Kugelumlaufeinheiten gelagert ist. Als Antrieb kann der Anwender zwischen Zahnriemen- und Kugelgewindetrieb wählen.

Dank des großen Profilquerschnitts und der daraus resultierenden hohen Steifigkeit eigen sich diese Linearmodule als freitragende Querachsen in der Montage- und Handhabungstechnik, steife Querachsen in Messmaschinen oder auch für Fügeprozesse und Bearbeitungsmaschinen. Sie können besonders hohe Momente an allen drei Achsen aufnehmen.

Um die Gebrauchsdauer zu erhöhen, sind die Tandemmodule auch mit sechsreihigen Kugelumlaufeinheiten erhältlich. Die Ausführung -3ZR wird stets von drei parallelen Zahnriemen angetrieben. Wegen der Redundanz im Antrieb finden Tandemmodule oft auch Einsatz als Vertikalachse.

Bei Teleskopachsen geht im Vergleich zu Standard-Linearachsen der Verfahrweg über den Bauraum des eingefahrenen Trägerprofiles hinaus. Dadurch kann der Arbeitsraum für andere Maschinen und Prozesse freigegeben werden. So ermöglicht die Teleskopfunktion beispielsweise die Übergabe in Bereiche hinter Schutzwänden oder in getrennte Arbeitsräume. Speziell für solche Nebenachsen wie etwa Pick-and-Place-Anwendungen entwickelten die Schaeffler-Ingenieure der INA-Lineartechnik das Teleskopmodul MTKUSE.

Dort sind drei Präzisionskugelumlaufeinheiten so übereinander angeordnet, dass der mögliche Verfahrweg mehr als doppelt so lang ist wie das Basismodul selbst. Die Basis-Tragschiene ist mindestens 200 und maximal 1.000 Millimeter lang. Daraus ergibt sich ein Nutzhub von 100 bis maximal 2.500 Millimeter. In der Montage- und Handhabungstechnik, in der Medizintechnik oder auch im Werkzeugmaschinenbau als Nebenachsen sollen die Teleskopmodule ganz neue Möglichkeiten eröffnen.

Funktionen leicht umsetzen

In den Klemmmodulen der Baureihe MKKUVE werden zwei Laufwagen mechanisch über den integrierten Zahnriemen gegenläufig angetrieben. So lassen sich Funktionen wie Fixieren, Ausrichten, Zentrieren und Klemmen in der Handhabungs- und Montagetechnik sowie Palettieren in der Verpackungstechnik einfach realisieren.

Die zweite Hauptproduktgruppe bilden die INA-Lineartische, die präzise sind und besonders flach bauen. Es gibt sie mit Wellen- oder mit Profilschienenführung als Linearpräzisionstische (LTE, LTS und LTP). Die präzisen LTP-Tische kommen zum Einsatz, wenn Positionieraufgaben mit großer Wiederholgenauigkeit gefordert sind. Der Linearschlitten ist in einer hochgenau gefertigten Aluminiumplatte auf präzisen Kugelumlaufeinheiten gelagert. Angetrieben wird die Einheit über einen Kugelgewindetrieb.

Es gibt drei Baugrößen bis zu einer Maximallänge von 3.500 Millimetern und optional auch die hochgenaue und schwingungsdämpfende Graugussvariante LTPG. Um je nach Kundenwunsch Servomotoren verschiedener Hersteller montieren zu können, hat Schaeffler das Kupplungsgehäuse KGEH als offene Schnittstelle entwickelt, es ist für die gesamte Palette an Linearmodulen und Lineartischen einsetzbar.

Essenziell ist auch, die Produkte und Lösungen im Internet darzustellen. Eine Maßnahme von Schaeffler ist das kostenlose Berechnungswerkzeug »Bearinx-online Easy Linearsystem«. Der Kunde kann dort die reale Beanspruchung der Linearführungen und Module bis hinunter zum einzelnen Wälzkontakt bestimmen.

»Trotzdem ist unser Online-Werkzeug einfach und intuitiv ohne große Vorkenntnisse zu bedienen«, sagt Henning Dombek, Leiter des Fachbereichs Systemlösungen Lineartechnik. »Bearinx Easy Linearsystem ist wohl das einzige kostenlose Tool am Markt, das mit den realen Moduldaten eine nicht lineare Berechnung durchführt«.

Mit Linearmodul ist hier eine Linearachse bestehend aus einem Aluminium-Trägerprofil, einer Linearführung und einem mechanischen Antrieb gemeint.

Der Berechnungsalgorithmus dieses Bearinx-Programms berücksichtigt unter anderem:

- die Anbindung aller Linearmodule für eine geschlossene Linearsystem-Berechnung und alle beschleunigten Tisch- und Maschinenbettmassen,

- das nicht lineare elastische Federverhalten der Wälzkörper,

- die Elastizität von Tragkörper und Profilschiene bei Umlaufeinheiten,

- belastungsbedingte Druckwinkelverlagerungen bei Linearkugellagern,

- die reale Kontaktpressung unter Berücksichtigung von Schiefstellungen und Profilierungen der Wälzkörper und

- berechnet elastische Verformungen des Linearsystems beim Setzen von Arbeitspunkten.

Zuverlässig berechnen

Vor allem für den Sondermaschinenbau ist es von großer Bedeutung, ohne großen Zeitaufwand zu einer überdurchschnittlich zuverlässigen Vorhersage für Tragsicherheit und Lebensdauer zu gelangen. Die Berechnung muss als Basis für die Auswahl der Komponenten genügen, Prüfstandtests sind in dieser Branche mit sehr geringen Losgrößen nicht möglich.

Die Berechnung erfordert nur geringe Vorkenntnisse und ist schnell durchgeführt: Nach der Auswahl der Achsanzahl, Modulanzahl und -anordnung erfolgt die Eingabe der Geometriedaten, Lastzyklen, Wirkrichtungen, Massen, der äußeren Kräfte und der Arbeitspunkte. Bei jeder Eingabe passt sich die grafische Darstellung automatisch an.

Zur Eingabe der Lastzyklen stehen Parameter wie Beschleunigung, Endgeschwindigkeit, Zeit und Strecke gleichzeitig als Eingabe- und Ausgabefelder zur Verfügung. Jedes Feld lässt sich editieren, die Werte in den übrigen Feldern passen sich automatisch an. Außerdem werden die Zyklen in einem Bewegungsdiagramm automatisch dargestellt. In das Programm wurden die für Praxis sinnvollen und häufigsten Anordnungen bei 1-, 2-, und 3-Achssystemen aufgenommen.

In »Bearinx-online Easy Linearsystem« steht das gesamte INA-Linearmodulprogramm mit Querschnitten von 40 x 45 bis zu 415 x 200 Millimeter zur Verfügung. Die Palette an Linearmodulen erstreckt sich vom präzisen Kompaktmodul mit niedrigem Querschnitt über Module, die Zusatzfunktionen bieten, bis hin zum hoch belastbaren Tandemmodul oder den neuen Teleskopmodulen.

Der User kann Module mit Servomotoren und Planetengetrieben zu angetriebenen Ein- oder Mehrachssystemen kombinieren und diese als System auslegen. Angezeigte Vor

zugsreihen zum jeweiligen Modul erleichtern ihm die Auswahl der passenden Motor-Getriebe-Kombination. So ist sichergestellt, dass die Belastbarkeit von Führung, Zahnriemen- oder Kugelgewindetrieb sowie die der Motor-Getriebe-Kombination aufeinander abgestimmt ist.

Datenbank mit Motoren

Nur in Grenzfällen, zum Beispiel wenn ein kleinerer Motor bei vorgegebenen Zyklen verwendet werden soll, kommt zur Auslegung das herstellerunabhängige Softwaretool Servosoft von Controleng zusätzlich zum Einsatz. In dieser Datenbank sind Motoren und Getriebe aller wichtigen Zulieferer enthalten. Servosoft ist außerdem als Branchenstandard akzeptiert und weit verbreitet. So können die INA-Linearsysteme problemlos mit elektrischen Komponenten anderer Hersteller ausgelegt werden.

»Wir verfügen mit unseren elektrischen Antrieben bereits über ein sehr breites Angebot. Allerdings sind wir auch darauf spezialisiert, die Motoren- und Steuerungslieferanten unserer Kunden zu berücksichtigen, da es für deren Ersatzteilhaltung und den Instandhaltungsprozess deutlich vorteilhafter ist. Um hier eine breite Auswahl anbieten zu können, können wir kaum einen Hersteller von elektrischer Antriebstechnik nicht berücksichtigen. Außerdem wird der Einkauf des Kunden entlastet und die Achse komplett aus einer Hand geliefert«, resümiert Henning Dombek.

Ein Netzwerk aus zertifizierten Schaeffler Technology Partnern Industrial Systems, kurz STP-Systems, ist darauf spezialisiert, lokal in vielen Märkten weltweit schnell und flexibel Einzel- und Kleinserienlösungen aus vorhandenen Standards zu kombinieren und technische Beratung, Konzeption, Engineering, Konfektionierung, Montage und Inbetriebnahme anzubieten.

Diese Experten verfügen zudem auch über die erforderlichen Fertigungskapazitäten für kundenspezifische Sonderteile zur Komplettierung individueller Systemlösungen. mk

Auf einen Blick

  NA und FAG

Schaeffler entwickelt und produziert unter den Produktmarken INA und FAG weltweit qualitativ hochwertige Wälzlager, Gelenklager, Gleitlager, Magnetlagersysteme und Linearprodukte. Mit ungefähr 40.000 serien-mäßig gefertigten Katalogartikeln lassen sich Anwendungen in rund 60 Industriebranchen und zahlreiche Anwendungen auch im Automotive-Bereich abdecken.

Erschienen in Ausgabe: 08/2015