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MH HEIDI® und das scharfe S

Automatisierungslösung mit innovativer Energieketten-Anordnung für mannlose Schichten an Bearbeitungszentren

Um Bearbeitungszentren optimal auszulasten ist es von großem Vorteil, über eine automatische Beladung auch sogenannte „mannlose Schichten“ ohne Bediener fahren zu können. Eine vergleichsweise einfache und trotzdem sehr leistungsfähige Lösung dafür hat die österreichische SEMA Maschinenbau GmbH mit der Automatisierungslösung „MH HEIDI®“ realisiert. Eine Schlüsselrolle spielt dabei eine Energiekettenlösung von igus®.

MH HEIDI®

Eine MH HEIDI® bei den letzten Tests in der Produktion bei SEMA.

 

SEMA baut Werkzeugmaschinen dort, wo andere Urlaub machen. In ländlicher Umgebung am idyllischen Traunsee nahe Salzburg fertigt das Unternehmen auf rund 12.000 Quadratmetern überwiegend Rundtaktmaschinen. Aber auch Bearbeitungszentren, Komponenten und Automatisierungslösungen vor allem für Kunden aus dem Bereich der Automobilzulieferung. Mit den SEMA-Maschinen werden etwa die Batteriegehäuse für das Elektroauto BMW i3 gefertigt. Dabei hat sich das 1988 von Adolf Schacherleitner gegründete Unternehmen (SEMA steht für Schacherleitner Elektronik Maschinenbau) in nur drei Jahrzehnten vom Ein-Mann-Konstruktionsbüro zum weltweit tätigen Unternehmen mit rund 250 Mitarbeitern in Oberösterreich und Wien gemausert.
 
Ein Grund für den Erfolg war die Bereitschaft von SEMA, einerseits pragmatisch zu denken, aber gleichzeitig immer wieder auch neue Wege zu gehen. Der jüngste Spross dieser Philosophie trägt den schönen Namen MH HEIDI®. Das Akronym ‚HEIDI‘ steht für ‚Höchste Effizienz + Intelligentes Disponieren‘ und gehört zur Multi Handling (MH) Familie.
 
Häufig werden für die automatisierte Beladung von Bearbeitungszentren und Rundtaktmaschinen Speichersysteme mit Knickarm-Robotern und viel Platzbedarf verwendet – eine zwar sehr leistungsfähige, aber in der Regel auch aufwändige Lösung. SEMA hatte aufgrund von Kundenfeedback bei der Neuentwicklung etwas anderes im Sinn: MH HEIDI® verwendet eine besonders ausgefeilte und leistungsfähige Teleskoparm-Lösung für die Bestückung von Standardmaschinen unterschiedlichster Hersteller mit Paletten, Spannmitteln und einzelnen Werkstücken. Das Besondere: Der Teleskoparm von MH HEIDI® kann nach zwei Seiten auskragen und das System auf diese Weise zwei Werkzeugmaschinen zugleich versorgen.

Platzsparende Lösung bestückt zugleich zwei Maschinen

Dabei stellt das System eine sehr platzsparende Lösung dar. MH HEIDI® braucht nur sechs Quadratmeter Aufstellfläche und ist damit gut geeignet für verschiedene Hallen-Layouts und Werkzeugmaschinen-Konzepte. In der Höhe ist das System modular von 3 auf 6 Meter ausbaubar und durch das individualisierbare Innenleben sind gleichzeitig unterschiedliche Palettengrößen zu lagern. Die Palettendimensionen reichen von 200 x 400 mm bis 630 x 500 mm. Bei einer Palette mit 400 x 400 mm stehen in der maximalen Ausbaustufe zum Beispiel 56 Stellplätze zur Verfügung.
 
MH HEIDI® lässt dabei ihre Muskeln spielen: „Die Tragkraft des Teleskoparms von 400 kg bei einer Auskragung von bis zu 1.700 Millimetern nach beiden Seiten ist ein Merkmal, das man uns nicht so leicht nachmacht“, ist Dipl. Ing. Johannes Weiermair, Technischer Leiter und Prokurist bei der SEMA Maschinenbau GmbH, überzeugt.
 
Um das beidseitige Ausfahren des Teleskoparms zu realisieren, waren allerdings einige konstruktive Kniffe notwendig. Eine Schlüsselrolle kommt dabei der verwendeten Energiekette zu. Nach positiven Erfahrungen mit igus® Komponenten bei der Fertigung der Bearbeitungszentren und Rundtaktmaschinen von SEMA war die Entscheidung schnell klar, auch die Energieketten für MH HEIDI® vom motion plastics Spezialisten aus Köln zu beziehen. Johannes Weiermair: „igus® ist schon lange ein wichtiger Partner von SEMA. Uns war bewusst, dass es bei dieser Neuentwicklung einige Herausforderungen in Bezug auf Kompaktheit und Lebensdauer gibt und wir wollten daher mit einem bekannten und verlässlichen Partner zusammenarbeiten.“
 
Aufgrund der Anforderungen in Sachen Gewicht, Verfahrgeschwindigkeit und Kompaktheit fiel die Wahl schnell auf eine Energiekette der Baureihe E4.38L. Deren geringes Gewicht macht die geforderte hohe Dynamik möglich. Der Innenraum der Kette ist für eine leichte Befüllung schnell und einfach zugänglich, da die Öffnungsstege beidseitig aufschwenkbar sind. Je nach Kundenanforderung lassen sie sich im Innen- oder Außenradius öffnen.
 

igus® Energieketten in Automatisierungslösung

Das scharfe S mit dem mittig angeordneten geführten Linksystem: Um den nach beiden Seiten auskragenden Teleskoparm realisieren zu können, wurden zwei Energieketten igus® 4.38 L um 180 Grad versetzt miteinander kombiniert.

 

Herausforderungen durch die Einbausituation

Trotz der kompakten Kette stellte die Einbausituation die Konstrukteure von SEMA ebenso wie die Experten von igus® vor einige Herausforderungen. „Für uns war wichtig, möglichst viele Lagerplätze in dem System zu haben, deswegen mussten wir das Handlingsystem möglichst kompakt bauen,“ erinnert sich Weiermair an den Beginn der Entwicklung im Oktober/November 2017. Siegfried Pötzelsberger, technischer Vertrieb e-kettensysteme bei igus® ergänzt: „Ich habe von SEMA einige technische Eckdaten bekommen, die von der Kette erfüllt werden mussten. Wir haben dann verschiedene Varianten durchgespielt. Es gab anfänglich Lösungsansätze mit einzelnen Ketten für jede Teleskopachse. Das war aber aufgrund der baulichen Einschränkungen nicht realisierbar. So haben wir uns schrittweise der aktuellen Lösung angenähert.“ Dabei wurden letztlich zwei Ketten vom Typ igus® E4.38L miteinander kombiniert und S-förmig ohne untere Führung sowie mit sehr engen Biegeradien eingesetzt – eine Art besonders scharfer S-Kurve.
 
Durch die beidseitig verfahrbare Teleskopachse ergab sich eine zusätzliche Herausforderung der scharfen S-Kurve. Die Energiekettenführung muss nach jedem Beladezyklus selbständig in die Grundposition zurückkehren, um bei den Folgebewegungen nicht zu kollidieren. Dazu wird das Linksystem der scharfen S-Kurve über eine eigene Präzisionsführung mit einem vorgespannten Seilsystem geführt. Was sich simpel anhört, birgt so einige Tücken. Dipl.-Ing. (FH) Markus Kogelmann, bei igus® Branchenmanager für Werkzeugmaschinenbau, erläutert die Problematik: „Eine Kette hat nur in einer Richtung Bewegungsfreiheit, in der anderen Richtung hat sie einen Anschlag. Das lässt sich zwar durch eine mechanische Bearbeitung der Kette ändern – sie verliert aber dabei ihre Eigenstabilität.“ Die Lösung: Die beiden Standardketten wurden um 180 Grad gedreht aneinander montiert. So wurde Beweglichkeit in beide Richtungen erzielt – gleichzeitig bleibt die Stabilität gewährleistet.

readychain® spart wertvolle Zeit

Allerdings ergab sich durch die enge Einbausituation noch ein Folgeproblem: „Für die Kette selbst war der kleine Biegeradius kein Problem“, so Branchenmanager Markus Kogelmann. Für die Leitungen des Antriebstechnikherstellers, die bislang von SEMA verwendet wurden, aber sehr wohl. Siegfried Pötzelsberger erläutert: „Aus dem Datenblatt der Leitungen des Motorenherstellers wurde schnell klar, dass sich mit dessen Leitungen nicht die gewünschte Lebensdauer würde erzielen lassen.“
 
SEMA entschied sich daher, bei der MH HEIDI® erstmals auch die Leitungen von igus® zu beziehen und Kette und Leitungen als ein fertig konfektioniertes igus® readychain® Produkt einzusetzen. Für den Anwender ergibt sich daraus gleich mehrfach ein Vorteil: Zum einen bekommt er von igus® eine Systemgarantie für das Produkt. Zum anderen konnte dadurch bei der Entwicklung von MH HEIDI® wertvolle Zeit gespart werden. Johannes Weiermair: „Der Riesenvorteil für uns war: als die igus® readychain® kam und eingebaut war, war das Thema für uns erledigt. Sonst hätten wir sicher noch ein bis zwei Tage Verkabelungsarbeit gehabt.“ Konsequenterweise lieferte igus® für MH HEIDI® auch ein nicht bewegtes Leitungspaket, das die beiden miteinander kombinierten Ketten verbindet.

Erfolgreiche Zusammenarbeit

Freuen sich über das erfolgreiche abgeschlossene Projekt (v.l.n.r.): Dipl.-Ing. Johannes Weiermair (Technical Director, SEMA Maschinenbau GmbH), Dipl.-Ing. (FH) Markus Kogelmann (Branchenmanager Werkzeugmaschinen Deutschland Österreich, igus® GmbH) und Siegfried Pötzelsberger (Technischer Verkaufsberater e-kettensysteme, igus® GmbH). (Foto: igus® GmbH)

 

Automatisierungslösung mit besonderen Eigenschaften

So entstand quasi in Rekordzeit eine Automatisierungslösung mit besonderen Eigenschaften: Durch die Kombination aus geringer Aufstellfläche und langem Auskragen kann MH-HEIDI® bis zu einem Meter entfernt von den beiden zu bestückenden Maschine aufgestellt werden. Johannes Weiermair erläutert den Vorteil dieser Anordnung: „Nun kann man durch den Freiraum in der Tagschicht die Maschine manuell bedienen, etwa wenn komplizierte Einzelteile gefertigt werden. In der Nacht werden die Tore geschlossen und die Maschine fährt im Automatikmodus und produziert einfachere Teile. Und während das bei vielen Wettbewerbern nur in eine Richtung geht, kann MH HEIDI® das in beide Richtungen bewerkstelligen.“
Die erste MH HEIDI® wurde nach nur rund einem Dreivierteljahr Entwicklungszeit im Sommer ausgeliefert und ist derzeit beim Kunden in einer ausgiebigen Erprobung.

Des Pudels Kern:

Das nach beiden Seiten auskragende Teleskoparmsystem konnte nur durch eine einfallsreiche Anordnung der beiden igus® Energieketten realisiert werden. (Foto: SEMA Maschinenbau GmbH)

Kern der Automatisierungslösung

Variabel und geräumig:

Das Bild einer MH HEIDI® ohne die Außenverkleidung zeigt die Vielzahl der möglichen Palettenplätze. (Foto: SEMA Maschinenbau GmbH)

MH HEIDI® ohne Außenverkleidung

Kompakt und leistungsfähig:

Bei einer Aufstellfläche von nur sechs Quadratmetern kann MH HEIDI® zwei Werkzeugmaschinen zugleich bestücken. (Foto: SEMA Maschinenbau GmbH)

MH HEIDI®
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