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„Wir erschließen neue Märkte“

Energiezuführungen und Leitungen für höchste Anforderungen in der Linearantriebstechnik

Die Direktantriebstechnik fasst in der Automation immer mehr Fuß. Linearmotorachsen für die High-End-Positionierung setzen sich verstärkt durch. Diese hoch komplexe Technologie erfordert bei jeder Applikation im Vorfeld ausführliche technische Beratung und bei der Ausführung entsprechend robuste Komponenten. Energiezuführungen und Leitungen müssen beispielsweise eine lange Lebensdauer trotz extremer Beschleunigungen garantieren. Eine positive Bilanz kann nach drei Jahren Zusammenarbeit zweier Unternehmen gezogen werden.
Spindel- und Zahnriemenantriebe zählen in der Automatisierungstechnik noch zu den am häufigsten eingesetzten elektromechanischen Antriebselementen. Aber es zeichnet sich in vielen Bereichen ein Technologiewandel ab: Für noch genauere und noch schnellere Positionieraufgaben im weitesten Sinne der Handhabungstechnik kommen immer häufiger Linearmotorachsen zum Einsatz, die zunehmend eine technologische Alternative darstellen. Wachsende Marktanteile werden prognostiziert.

Globales Denken und Auftreten

„Die Zukunft liegt in der Systemtechnik“, ist sich der Diplom-Physiker, Dr. Volker Hamann, Leiter Direktantriebe & Systeme der HIWIN GmbH in Offenburg, sicher. Der taiwanesische Hersteller von Lineartechnologie hat sich schon früh entschieden, in Europa präsent zu sein; er betreibt seit 1993 seine europäische Niederlassung. HIWIN ist ein Universalanbieter, der Standardlösungen für den Großteil aller Anwendungen liefert, bei denen lineare, planare oder dreidimensionale Bewegungen im Raum gefordert werden. Das Unternehmen produziert und vertreibt von der Profilschiene über den Kugelgewindetrieb bis hin zu kompletten Positioniersystemen mit Motorachsen, Linearmodulen und Wegmesssystemen für die unterschiedlichsten Anforderungen – von der Halbleiter- bis zur Automobilindustrie.

chainflex®

Energiezuführung mit 'chainflex®'-Leitungen für die High-End-Positionierung

 

Während HIWIN in Taiwan um die 1200 Mitarbeiter hat, sind in Deutschland und Japan rund 75 und in den USA um die 45 Mitarbeiter beschäftigt. „Wir sind sehr global ausgerichtet. Der taiwanesische Geschäftssinn gepaart mit der deutschen Gründlichkeit ergibt ein optimales Konzept“, fasst Volker Hamann prägnant die Produktphilosophie zusammen. „Unsere Linearantriebe sind maßgeschneidert auf die jeweilige Applikation angepasst; Überdimensionierung gibt es bei uns nicht. Sie bestehen aus hochwertigen Komponenten zu einem ausgesprochen günstigen Preis.“
Dazu kommt ihre Servicefreundlichkeit. Es handelt sich um ein offenes Konzept; alle Komponenten sind zugänglich, nichts ist gekapselt. „Die Achsen sind wartungsfreundlich und modular aufgebaut“, so Volker Hamann. Sowohl die Energiezuführungen als auch die Leitungen kommen aus dem Hause igus®. Im Einsatz sind Servoleitungen der 'chainflex® CF27'-Serie sowie Messsystemleitungen der Serien 'chainflex® CF211' und 'CF111.D'. Dazu kommen die zweiteiligen Energiezuführungen 'E2/000, Serie 1400' und '2400'.

Technische Beratung im Fokus

„Seit 2003 bauen wir in Form einer technischen Kompetenzgruppe auch in Europa die Systemtechnik auf, die es bereits im Mutterkonzern in Taiwan seit 1997 gibt. Mittlerweile sind bei uns allein zehn Applikationsingenieure nur mit diesem Thema beschäftigt“, erläutert Volker Hamann die Vorgeschichte. „Unser strategisches Ziel ist es, in Deutschland verstärkt Fuß in der Automation zu fassen. Der Linearmotor ermöglicht höhere Geschwindigkeiten und Genauigkeiten und kommt heute in immer mehr Applikationen zum Tragen. Aber unsere Kunden brauchen bei der Umstellung auf die Direktantriebstechnik einen kompetenten Partner, der sie bei diesem Prozess begleitet. Und diese Nische in der Automationstechnik wollen wir mit unseren Produkten besetzen.“

HIWIN fokussiert sich auf kundenspezifische Lösungen. Alle Applikationen der High-End Positionierung stellen in der Regel Neuland dar, entsprechend hoch sind die Anforderungen an die Komponentenlieferanten. Dazu Volker Hamann: „Die Profilschienen und die Motoren sind unsere Kernkompetenz, aber die restlichen Komponenten wie beispielsweise die Energiezuführungen und die Leitungen müssen qualitativ genau so hochwertig sein. Und da die Applikationen unter den unterschiedlichsten Rahmenbedingungen – von Reinraum bis zu schmutzigen Umgebungen – laufen, können wir keine Lösung von der Stange einbauen. Darüber hinaus haben wir keine Lust und vor allem keine Zeit, ständig den Lieferanten zu wechseln. Bei der Suche nach dem kompetenten Partner im Bereich der bewegten Energiezuführung und hochdynamisch bewegten Leitungen waren uns deshalb eine breite Produktpalette und ein gutes Image am Markt wichtig.“

Chainflex®-Leitungen

Energiezuführungen und 'chainflex®'-Leitungen garantieren eine lange Lebensdauer trotz höchster Beschleunigungen

 

Seit rund drei Jahren arbeitet der Anbieter von Linearantrieben mit dem Spezialisten für Leitungen und Energiezuführungen, der igus®, zusammen. „Wir schätzen das Unternehmen auch aufgrund seiner Flexibilität. Mit der Systemtechnik befinden wir uns noch in der Startphase und brauchen bei unseren kundenspezifischen Projekten entsprechend viel Beratung und Unterstützung“, führt Volker Hamann aus. „Unser Know-how konzentriert sich auf die Positioniersysteme und nicht auf die Auslegung der Leitungen und Energiezuführungen, die auf die jeweiligen Anforderungen vor Ort abgestimmt sein müssen.“

Für HIWIN ist Europa der Zielmarkt. Der Fokus in Taiwan liegt auf der Genauigkeit, in Europa auf der Dynamik. Volker Hamann gibt dazu folgende Erklärung ab: „Unser Mutterhaus in Taiwan ist mit Hochpräzisionsluftlagertischen für die Halbleiterindustrie groß geworden. Hier sind mittlerweile Positionierungen im zehntel µ-Bereich gefordert, während in Europa Positionierlösungen im zehntel mm-Bereich beim Bewegen von einem Ort zum anderen gefragt sind.“

Linearmotor für höchste Geschwindigkeiten

Linearmotoren kommen heute beispielsweise in Rohrschneidemaschinen zum Einsatz. Ein Kunde aus der Automobilindustrie wollte Edelstahlrohre mit Löchern schneiden. Aus Gründen der Optik sollte der Schnitt nicht durch ein Loch gehen, sondern zwischen zwei Löchern erfolgen, was mit der Hilfe einer Kamera passiert. Das Rohr wird über eine Kamera positioniert. Die Ist-Position wird im 50 Mikrosekundenbereich übertragen. Die Achse positioniert auf 2 µ in 3,5 m/s; die Beschleunigung liegt im 2 g Bereich. Die Zyklenzahl erreicht 200 000 Rohre über das Wochenende. Genauigkeit, Dynamik und die hohe Zyklenzahl waren die konstruktive Herausforderung. Die gesamte Anlage mit der Energiezuführung und den Leitungen läuft praktisch verschleißfrei – trotz des hohen Späneanfalls.

igus®-Leitungen

igus®-Leitungen für den HIWIN-Torque-Motor

 

Weitere Einsätze sind in der Wafer-Qualitätskontrolle. Hier kommen Hochpräzisions-Kreuztische mit Luftlager als Voraussetzung für eine Oberflächenkontrolle zum Einsatz, die auch den kleinsten Fehler findet. Es handelt sich um einen Luftlagertisch, der 500 x 500 mm auf ein halbes µ genau fährt. „Es handelt sich um eine High-End-Lösung, die beim Kunden im Reinraum aufgebaut wird. Unser Servicetechniker installiert dann die Lösung vor Ort“, erläutert Volker Hamann.
Auch in einer horizontalen Hochgeschwindigkeits-Heizelement-Schweißmaschine zum Schweißen von Kunstoffen kommen Linearachsen mit absoluter Positionsmessung zum Einsatz. Die Rohre werden an die Heizplatten gedrückt. Wird zu sehr gedrückt, gerät der Wulst zu stark; wird zu wenig gedrückt, fehlt der Halt. Das heißt, hier muss kraftgesteuert gedrückt werden, ohne dass es zum 'Fädenziehen' kommt. Die Mischung aus Dynamik und Kraftsteuerung ist ein weiteres Argument für Linearmotoren. „Daraus sind jetzt Kunststoffschweißmaschinen geworden, die heute Kunststoffe verarbeiten, was vor wenigen Jahren so noch nicht ging“, so Volker Hamann.

Höchste Anforderungen an Leitungen und Kette

Beschleunigungen bis 10 g, Geschwindigkeiten bis 5 m/s, Nennspannung 600 V, kleiner Bauraum und lange Lebensdauer sowie die UL-Zulassung sind grundsätzliche Anforderungen an die Leitungen. Als Antriebsleistungen für den Motor sind Servoleitungen der 'chainflex®'-Serie, 'CF27', im Einsatz. Durch den kompakten Aufbau, mit zwickelfüllend extrudiertem Innenmantel und hochabriebfestem PUR-Außenmantel ist die 'CF27'-Serie für höchste Beanspruchungen geeignet. Mit ihr kann problemlos eine Beschleunigung bis 100 g realisiert werden. Um eine höchst mögliche EMV-Sicherheit sicher stellen zu können, wird ein spezieller Geflechtschirm mit optimiertem Flechtwinkel und 90 % optischer Bedeckung verwendet, der selbst bei hohen Hubzahlen von Linearantrieben zu keinen Schirmdrahtbrüchen führt.

Dazu kommen die Messsystemleitungen 'CF211' für hohe Beanspruchung und 'CF111.D' für den besonders öligen Nassbereich zum Einsatz. „Letztere werden in erster Linie für die Rundtische gebraucht, um die Beständigkeit des Außenmantels wegen der öligen Umgebung sicherzustellen“, verdeutlicht Volker Hamann.
Sowohl die Servo- als auch die Messsystemleitungen werden beidseitig mit Steckern konfektioniert geliefert. „Nach anfänglichen Problemen mit der IP67-Dichtigkeit der konfektionierten Stecker prüfen wir sie heute im Vorfeld noch einmal separat auf Dichtigkeit“, erläutert Rainer Rössel, bei igus® zuständig für alle Fragen rund um die 'chainflex®'-Leitungen. „Nur durch konsequentes Reagieren auf Reklamationen können wir die Produktqualität verbessern“, macht er die igus®-Strategie klar.

Jochen Becker (igus® GmbH), Dr. Volker Hamann (HIWIN), Rainer Rössel (igus® GmbH) arbeiten seit rund drei Jahren mit großem Erfolg zusammen.

 
Vom Standard- zum Systemlieferanten

„Wir sehen uns heute als Systemlieferanten“, verdeutlicht Rainer Rössel die igus®-Unternehmensphilosophie. „Aus unserem Portfolio von über 750 Leitungen und über 80 000 weiteren Produkten ab Lager liefern wir maßgeschneiderte Lösungen für jede Kundenapplikation – ohne Mindestbestellwert und ohne Zuschläge. Pro Tag verlässt unser Haus um die 1500 Sendungen, davon gleicht keine der anderen. Es gibt heute fast keine Standard mehr!“
Volker Hamann ergänzt dazu: „Mit der Lineartechnologie erschließen wir neue Märkte. Wir erwarten, dass unser Partner konstruktiv und flexibel auf unsere Fragestellungen reagiert und funktionierende Lösungen anbietet. Eine Reihe unserer Kunden konfektionieren ihre Produkte selbst. Wir schreiben mittlerweile igus®-Leitungen vor, da wir ihre Zuverlässigkeit bei höchsten Beanspruchungen kennen. In den Anfangszeiten hatten wir nämlich mit vielen anderen Leitungen Probleme“, bringt Volker Hamann die gute Zusammenarbeit beider Unternehmen abschließend auf den Punkt.

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