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Leise, schnell und effizient

Rollenenergieketten für ein hoch dynamisches Linearportal

Der Endkunde aus der Automobilindustrie braucht zum Bearbeiten seiner Werkstücke Beladeportale mit sehr hohen Standzeiten. Sie müssen leise laufen und Prozesse vereinfachen. Das funktioniert über eine sehr viel höhere Dynamik. Der OEM-Lieferant liefert für diese komplexe Neuentwicklung verschleißarme Rollenenergieketten. Sie können zum einen kleiner ausgelegt werden, zum anderen sind sie sehr leise und gehen die hohen Beschleunigungen und Geschwindigkeiten dauerhaft mit.

„Wir haben unser Portalsystem komplett überarbeitet“, erzählt Dipl.-Ing. Peter Vogl, Direktor Konstruktion & Entwicklung der GROB-Werke GmbH & Co. KG in Mindelheim. „Dabei haben wir uns an den Entwicklungen des Marktes, den Anforderungen unserer Kunden in der Automobilindustrie und den jeweiligen Bearbeitungsprozessen ihrer Werkstücke orientiert.“ Das betrifft alle Fertigungsschritte, die an Guss- oder Schmiedeteilen vorkommen können.

Ein Linearportal wird in der Fertigung aufgebaut

Ein Linearportal wird in der Fertigung aufgebaut. Die Rollenenergiezuführung hält der hohen Beschleunigung und Geschwindigkeit auf Dauer Stand. Es müssen keine Abstriche bei der Maschinenverfügbarkeit gemacht werden.

 

Im Mittelpunkt steht dabei grundsätzlich immer die Frage, wie die jeweiligen Werkstücke am schnellsten, am kostengünstigsten und damit so produktiv wie möglich spanend bearbeitet werden können, ohne Abstriche bei der Werkstückqualität oder den Maschinenstandzeiten in Kauf zu nehmen.

Das Unternehmen hat ein neues Linearportal entwickelt, auch Übersetzer genannt, das mit großem Erfolg auf der EMO vorgestellt worden ist. Seine entscheidenden Merkmale sind, dass es wesentlich kleiner und kompakter als die bisherigen Lösungen ist. „Unsere Vorgabe war, dass die Beladeprozesse vereinheitlicht und vereinfacht werden sollen“, erläutert dazu Peter Vogl. „Das funktioniert nur über die Dynamik. Und daraus ergibt sich schnell die Frage nach der passenden Energiezuführung. Wir haben eine Reihe von Lösungen getestet und uns für unseren langjährigen Lieferanten von Energiezuführungssystemen entschieden.“

Umfangreiche Tests im Vorfeld

In dem Linearportal kommen Rollenenergiezuführungen zum Einsatz. Bei den Tests im Vorfeld standen sich Magnetketten und Kunststoffenergieketten gegenüber. Die Entscheidung fiel eindeutig aus: interne Untersuchungen ergaben u.a., dass Magnetketten weder den Anforderungen an Laufruhe entsprechen, noch dauerhaft den hohen Geschwindigkeiten standhalten. „Unsere Linearportale laufen in der Regel an sechs Tagen in der Woche im Drei-Schichtbetrieb. Da kommt es in allen Bereichen auf äußerst robuste Komponenten an“, verdeutlicht Peter Vogl. „Maschinen- bzw. Anlagenstillstände dürfen einfach nicht vorkommen.“

Personalbestand steigt

„Allein in der Entwicklung und der Konstruktion sind am Standort in Mindelheim rund 360 Leute tätig“, berichtet Peter Vogl. Insgesamt sind im Hauptwerk rund 2.500 Mitarbeiter beschäftigt. „Unser Auftragsbestand ist sehr gut. Wir blicken optimistisch in die Zukunft und erweitern deshalb noch einmal deutlich die Produktionskapazitäten. Außerdem investieren wir gleichzeitig in Personal. Der Personalbestand wird bis Ende 2012 weiter aufgestockt.“ Das Angebotsspektrum des 1926 gegründeten Familienunternehmens umfasst flexible Fertigungssysteme für die Automobilindustrie. Dazu gehören Bearbeitungszentren, Sondermaschinen sowie deren Automatisierung. Kernkompetenzen sind dabei die spanende Bearbeitung bis hin zum komplett einbaufertigen Zustand, auch mit Feinbearbeitung, Teil- oder Komplettmontagen sowie die zur Qualitätssicherung erforderlichen Kontrollvorgänge. Das betrifft vor allem Komponenten für den Bereich Antriebsstrang mit Motor- und Getriebeteilen. Das Unternehmen bietet mit seinen vier Werken in Deutschland, Brasilien, USA und demnächst auch in China beste Voraussetzungen für die lokale Verfügbarkeit seiner Bearbeitungslösungen.

Schwenkarm einer Maschine

Auch am Schwenkarm, einer weiteren Neuentwicklung, kommen robuste Energiezuführungen zum Einsatz

 
Kompaktes Linearportal mit hoher Dynamik

Das neue Linearportal bzw. der Übersetzer ist wesentlich kompakter und kleiner als die bisherigen Lösungen des Hauses. Die Höhe des X-Balkens über dem Hallenboden beträgt nur noch knapp 3,20 m und ist damit sehr viel niedriger als zuvor. „Probleme mit der Hallenhöhe gibt es mit dem neuen System heute keine mehr“, stellt Peter Vogl dazu fest. „Hallenkräne sind uns heute nicht mehr im Weg.“

Eine Neuentwicklung ist die vertikale Aufhängung des Laufwagens, der bis zu 80 kg Traglast trägt, und des Beladearms an großen Laufrollen unterhalb des X-Balkens. Auch die bereits bewährte Technik des Beladearms in Parallelkinematik ist weiter verbessert worden. Der Greifer kann zukünftig durch eine Schwenkachse in A- oder C-Richtung ergänzt werden.

Noch ein Einsatz für eine kleine Energiezuführung. Hier im neuen Schwenkgreifer.

 

Durch die Verringerung der bewegten Massen werden deutlich höhere Verfahrgeschwindigkeiten und Beschleunigungswerte erreicht. „Die Geschwindigkeit liegt bei 6 m/s, die Beschleunigung bei 6 m/s2. Die Verfahrlänge beträgt bis zu 40 m“, konkretisiert Peter Vogl. „Geschwindigkeit und Beschleunigung sind damit doppelt so schnell wie beim bisherigen Modell.“ Die so erheblich verbesserte Dynamik des Linearportals ermöglicht die Beladung von verketteten Ein- und Doppelspindel-Maschinen mit einem Einfachgreifer.

Besonders leise Profilrollen-Energiekette

Eine komplette Fertigungslinie besteht zum einen aus dem Linearportal, zum anderen aus ein- und zweispindligen Bearbeitungszentren für die Werkstücke. „Aus Gründen des Arbeitsschutzes muss die Summe aller Geräusche relativ niedrig sein“, bringt Peter Vogl ein wichtiges Anforderungskriterium auf den Punkt. Dazu kommen die Anforderungen an Dynamik, Verschleißfestigkeit sowie Standzeiten. Im neuen Übersetzer bewährt sich von Anfang an die Profilrollen-Energiekette P4.32.

Dazu bemerkt Michael Offner, igus®-Vertriebsleiter Süddeutschland: „Bei Rollenketten kann man grundsätzlich von einer drei- bis vierfach höheren Standzeit ausgehen als bei gleitenden Ketten.“

Zudem ist die Teilung der Kettenglieder mit und ohne Rolle gleich, so dass die Energiekette im Radius einen besonders ruhigen und vibrationsfreien Lauf erzielt. Dazu kommt ein Dämpfungsprofil in der Rinne, das die Geräuschentwicklung weiter minimiert. „Im Vorfeld haben wir einige Modifikationen an den Laufflächen und an den Öffnungsstegen vorgenommen, so dass heute die geforderte Laufruhe auf jeden Fall erfüllt wird“, so Michael Offner. Das kann Peter Vogl nur bestätigen: „Bei unsere internen Messungen liegen die Arbeitsgeräusche der Anlagen insgesamt bei 72 dBA, das liegt deutlich unter den bei einigen Kunden maximal zugelassenen 75 dBA.“

Die auf der EMO vorgestellte Anlage wird vor Ort in Mindelheim unter realistischen Produktionsbedingungen auf Herz und Nieren getestet.

 
Integrierte Energieeffizienz

Energieeffiziente Arbeitsprozesse stehen verstärkt im Fokus der Anlagenbetreiber. Auch diesem Anspruch wird die Profilrollen-Energiekette P4.32 (Innenhöhe 32 mm) gerecht und kommt folgerichtig immer öfter in der Automatisierung zum Einsatz. Verglichen mit der Gleitreibung ist die Rollreibung grundsätzlich 75 % geringer. Das bedeutet − allein auf die Energiekette bezogen − eine bis zu 57 % reduzierte Antriebsleistung. Hinzu kommt, dass aufgrund der hohen Zug-Schub-Kräfte eine gleitende Energiezuführung viel stabiler ausgelegt werden muss, während sie bei der Rollreibung wesentlich kleiner und leichter sein kann, ohne Abstriche bei Geschwindigkeiten, Beschleunigungen oder dem Geräuschpegel machen zu müssen. „Es war allerdings von Anfang an klar, dass aufgrund der hohen dynamischen Werte nur eine rollende Lösung in Frage kommt“, erklärt Roland Singer, Technischer Verkaufsberater bei igus®. „Sonst ist bei diesen extremen Einsätzen einfach der Verschleiß zu hoch.“

Die Energiezuführung wird als vorkonfektioniertes anschlussfertigesreadychain®-System. geliefert, das einfach per „Plug and Play“ installiert werden kann. Speziell im Portalbereich setzt der Anlagenbauer schon seit vielen Jahren auf vorkonfektionierte Systemlösungen. „Das rechnet sich“, bestätigt Peter Vogl. „Wir haben in diesem langen Zeitraum keinen einzigen Rückläufer zu verzeichnen gehabt.“ Zusammenfassend kann man feststellen, dass dietribo-optimierten Kunststoff-Ketten und die chainflex®-Leitungen helfen, Maschinen und Anlagen sowohl energie-, als auch kosteneffizient auszulegen und zu betreiben.

Partnerschaftliche Zusammenarbeit

Die Profilrollen-Energiekette P4 ist in der Vergangenheit überwiegend in Krananwendungen wie Containerhandling oder Schüttgutverladung mit Verfahrwegen bis 400 m zum Einsatz gekommen. In beiden Bereichen kommt es vor allem auf extreme Robustheit an. Die Geräuschentwicklung spielt in diesem Umfeld eine untergeordnete Rolle. Ganz anders dagegen in der Fertigung. Hier spielt die Laufruhe eine wichtige Rolle. „Aber auch diese Aufgabenstellung haben wir in partnerschaftlicher Zusammenarbeit gelöst“, blickt Michael Offner zurück. Eine Zusammenarbeit besteht seit annähernd zwanzig Jahren. In diesem Zeitraum sind die vielfältigsten Energiezuführungsprobleme gelöst worden.

Das zeigt sich im Linearportal in einer Reihe weiterer technischer Details des Belade- und Automationskonzepts. Beim horizontalen Schiebewechsler, der den Schwenkwechsler beim Be- und Entladen ersetzt, kommen auch robuste Kunststoff-Energiezuführungen zum Einsatz.

Ein Beladeportal

Das neu entwickelte Beladeportal zeichnet sich durch sehr hohe Beschleunigungen und Geschwindigkeiten sowie sehr hohe Positioniergenauigkeit aus und eignet sich für die Beladung von Werkstücken von mittleren Massen.

 

„Sie sorgen für die notwendige Maschinen- und Anlagenverfügbarkeit, die wir unseren Kunden auf der ganzen Welt garantieren“, sagt abschließend Peter Vogl. „Neue Motoren- und Getriebegenerationen, neue Antriebsaggregate haben bei nahezu allen Automobilherstellern und ihren Zulieferunternehmen die Nachfrage nach flexiblen und hochproduktiven Fertigungseinrichtungen ansteigen lassen. Wir können mit unseren ausgereiften Lösungen diese Nachfrage bedienen.“

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