Auch in der Montage: Die Größe zählt

Linearpositionierung ist wirtschaftlich

Automatisierungstechnik wird immer mehr zum Wettbewerbsfaktor. Zur Lösung von Handling-Aufgaben hat der Anwender die Wahl zwischen Robotern oder Positioniersystemen, welche aus standardisierten Lineareinheiten aufgebaut sind. Oft sind solche Positioniersysteme die wesentlich effizientere Lösung.

Das Modul 160/15 G ist eine zahnriemengetriebene Lineareinheit mit zwei unabhängig verfahrbaren Schlitten. (Fotos: IEF Werner)

Der steigende Kostendruck stellt in vielen Branchen eine große Herausforderung für zahlreiche produzierende Betriebe dar. Qualität und Präzision liefern zwar viele Hersteller, doch um dem Kostendruck standhalten zu können und damit wettbewerbsfähig zu sein, müssen sie immer effizienter und wirtschaftlicher produzieren. Gefragt sind nicht nur leistungsfähige Maschinen. Um Teile schnell in und aus Anlagen transportieren und sie weiteren Bearbeitungsschritten präzise zuführen zu können, ist eine effiziente Montage- und Handhabungstechnik notwendig. Industrieroboter haben sich dafür in vielen Anwendungen als zuverlässiges Hilfsmittel bewährt. „Doch in vielen Fällen sind sie nicht immer die richtige Wahl“, weiß Thomas Hettich, Produktmanager bei IEF-Werner aus Furtwangen im Schwarzwald. „Es gibt Anwendungen, bei denen die teuren Roboter weit mehr können, als eigentlich verlangt ist. Und dann stimmt das Preis-Leistungs-Verhältnis nicht mehr.“ Auch gebe es Einsatzgebiete, bei denen Roboter klare Nachteile zeigen und sich die Aufgaben nicht optimal lösen lassen. Hier sind Positioniersysteme aus standardisierten Lineareinheiten die deutlich wirtschaftlichere Lösung.

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Kostengünstige Mehrachssysteme
Die Schwarzwälder bieten eine breite Produktpalette ausgereifter Automatisierungskomponenten, mit denen Anwender Prozesse erheblich effizienter gestalten können. Dazu gehören verschiedene Linearachsen, die Anforderungen an Dynamik, Präzision, Wiederholgenauigkeit oder auch Schnelligkeit klar erfüllen. Zum Einsatz kommen diese beispielsweise für Pick-&-Place-Aufgaben, in der Messtechnik oder als Be- und Entladehandling an Werkzeugmaschinen.

Mit Linearpositioniersystemen lassen sich viele Handhabungsaufgaben effizienter erfüllen als mit Robotern.

„Mit unseren Linearachssystemen und den standardisierten Verbindungselementen kann der Anwender schnell und kostengünstig ein-, zwei- oder mehrachsige Positioniersysteme aufbauen“, erläutert Hettich. Somit entstehen individuelle Positioniersysteme, die genau auf den zur Verfügung stehenden Platz beim Anwender adaptiert sind.

Bei einem Hersteller von Solarmodulen hat IEF-Werner ein Sechs-Achs-Positioniersystem realisiert. Dieses hat die Aufgabe, Solarzellen, die von einem zentralen Zuführband linear und getaktet ankommen, aufzunehmen, auszurichten und auf zwei parallelen, nachfolgenden Bändern abzulegen. „Bei der Auswahl der passenden Lineareinheit waren verschiedene Aspekte relevant“, berichtet Hettich. „Von zentraler Bedeutung waren unter anderem die Baulänge sowie das Antriebskonzept.“ Aus Platzgründen kommt das Modul 160/15 G zum Einsatz. Dessen Aufbau besteht aus einem Doppelhohlkörperprofil, zwei Führungen und zwei Zahnriemen. Die Variante „G“ ist mit zwei unabhängig voneinander verfahrbaren Schlitten ausgestattet. Dabei werden zwei Zahnriemen über zwei Motoren angetrieben. Das spart erheblich Bauraum.

„Um die Taktzeit zu erhöhen, hätten zwei Lineareinheiten nebeneinander angeordnet werden müssen. Durch das innovative Antriebskonzept genügt eine Einheit“, ergänzt Hettich. Die Lineareinheit ist so positioniert, dass die Greifer, die auf den beiden Schlitten befestigt sind, abwechselnd in die Mitte fahren und die Zellen aufnehmen. Damit diese anschließend exakt in der richtigen Lage auf eine Transporteinheit abgelegt werden können, setzte IEF-Werner auf das Modul 68 D. Die präzise lineare Verstelleinheit mit Zahnriemenantrieb ist mit einer als Hohlwelle ausgeführten Drehachse ausgestattet. Das Drehmoment des Motors wird über ein Riemengetriebe auf die Drehachse übertragen. Der Drehwinkel liegt bei 440 Grad – und das bei maximaler Widerholgenauigkeit. Die Komponente ist leicht und besonders kompakt. In die Hohlwelle lassen sich außerdem die Pneumatikschläuche und Steuerungskabel integrieren.

„Bei der Wahl des passenden Systems für die Montageautomatisierung, Zuführung und den Materialfluss spielt immer auch seine Größe eine Rolle“, weiß Hettich. „Denn es muss sich in bestehende Anlagen oder in Montagestraßen integrieren lassen. Im Vergleich zu Robotern sind die Linearsysteme oftmals wesentlich kompakter.

Das Schwenkarmmodul rotaryArm ist mit den Reichweiten 297, 399 und 537 Millimetern erhältlich.

Weite Wege
Mit dem Schwenkarmmodul rotaryArm hat IEF-Werner ein Handlingsystem, das mit Reichweiten von 399, 297 und 537 Millimetern erhältlich ist. Für unterschiedliche Anwendungen gibt es den rotaryArm in drei Varianten: Um rotationssymmetrische Teile zu handhaben, besitzt die erste Ausführung eine NC-Schwenkachse, aber keine Drehachse. Die Greiferstellung ändert sich kontinuierlich. Um eine identische Winkelgeschwindigkeit von Schwenk- und Drehachse zu ermöglichen, wird die Drehbewegung des Greifers bei der zweiten Variante über den Zahnriemen der Schwenkachse synchronisiert. Die Greiferstellung ändert sich während der Schwenkbewegung somit nicht. Die dritte Variante ist mit einer NC-Schwenk- und einer NC-Drehachse ausgestattet. Damit kann der Greifer während der Schwenkbewegung beliebig positioniert werden.

Der rotaryArm hebt Gewichte von bis zu zwei Kilogramm. „In Verbindung mit zwei Lineareinheiten, die als X- und Z-Achse eingesetzt werden, können somit Positioniersysteme mit vier Freiheitsgraden aufgebaut werden, die den Arbeitsraum von Robotern mit vergleichbarer Traglast deutlich überschreiten“, sagt Hettich.

Komplexe Steuerung muss nicht sein
„Ein Linearhandlingsystem kann damit eine äußerst wirtschaftliche Alternative zu Robotern sein“, resümiert der IEF-Experte. „Müssen Teile beispielsweise einer Werkzeugmaschine zugeführt werden, kann mit Linearachsen kostengünstig ein auf den Anwender und seine Anforderungen angepasstes Handlingsystem erstellt werden.“ Denn die unterschiedlichen Komponenten für Linear- und Rotationsbewegungen sowie für die Greiffunktion lassen sich einfach kombinieren. Und der Anwender kann Zeit sparen: angefangen bei der Konstruktion über die Montage bis hin zur Inbetriebnahme. Linearsysteme lassen sich kompakt bauen und überzeugen durch ihre Dynamik, Traglast und Steifigkeit. Von großer Bedeutung sind zudem die Positionier- und die Wiederholgenauigkeit.

Die Oberfläche der PA-Control Touch ist intuitiv aufgebaut.

IEF-Werner liefert komplette Systeme. Dazu gehören nicht nur die Linear- und die Verstelleinheiten, sondern auch Energieführungen, Motoren, Verkabelung und Verschlauchungen. „Bei Bedarf liefern wir natürlich mit unserer PA-Control-Touch auch ein passendes Steuerungssystem“, betont Hettich. Mit dieser kann der Bediener eine ganze Bandbreite an Automatisierungssystemen einfach steuern. Über die ergonomisch und intuitiv aufgebaute Oberfläche hat er bis zu 16 Achsen sicher im Griff – ohne lange Einarbeitung. Zudem ist die Steuerung mit einer Ethernet-Schnittstelle ausgerüstet und lässt sich dadurch via Internet fernbedienen. „Beim Einsatz von Linearachsen werden die komplexen Bewegungsabläufe in einzelne Bewegungen aufgeteilt. Kleinere Änderungen im Ablaufprogramm von Handling-Systemen lassen sich so auch von Mitarbeitern ohne ausgewiesene Programmierkenntnisse durchführen. Roboter sind im Gegensatz dazu meist deutlich komplexer“, erläutert Thomas Hettich. bw

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