Automatisierung Linearachsen für eine wirtschaftliche Anlage: Federhandling im Doppelpack

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Zur Entnahme aus einem Wärmebehandlungsofen und zum Bestücken von Warmsetzanlagen von gebogenen Federn hat KUK-Automation für einen seiner Kunden aus der Federnindustrie ein automatisches Doppel-Handlings-Achsportal entworfen. Die Anlage konnte mit Linearachsen von Rollon so umgesetzt werden, dass sie sich in kürzester Zeit amortisiert hat.

Bis zu 50 unterschiedliche Varianten an gebogenen Federn gilt es aus einem Wärmebehandlungsofen in eine Warmsetzanlage zu legen. Das Beckumer Unternehmen KUK-Automation wurde damit beauftragt, eine entsprechende Anlage für einen Kunden zu entwickeln. Das weltweit tätige Unternehmen stellt Federn unter anderem für die Automobilindustrie, die Bauindustrie und Hausgeräte her und ist in Europa der führende Produzent von gebogenen Federn für den Antriebsstrang im Automotive-Bereich. Die Federn werden mit modernsten Fertigungsverfahren hergestellt und erfüllen höchste dynamische Anforderungen. Ein Teil des Fertigungsprozesses sieht das Warmsetzen der Federn vor, wobei eine Minimierung der Feder-Relaxation im Betrieb durch höhere Spannungen und Temperaturen während des Prozesses erzeugt werden. Der Einsatz einer automatischen Zuführeinrichtungen soll die rationelle Fertigung sichern.

Automatisierung über Linearachsen

Die Automatisierung industrieller Prozesse muss nicht zwangsläufig mit Robotern erfolgen, da sie nicht für alle Anwendungen die beste Lösung sind. Mehrachssysteme sind in vielen Fällen zu bevorzugen, da sie hinsichtlich Reichweite, Tragfähigkeit, Dynamik oder Bauraum die technisch und wirtschaftlich bessere Option sind. KUK-Automation als Experte auf diesem Gebiet hat sich die bestmögliche Automatisierung jedes Bedarfs auf die Fahne geschrieben. Das 1990 gegründete Unternehmen aus Nordrhein-Westfalen setzt auf Lösungen aus einer Hand und begleitet Automatisierungsprozesse vom Engineering bis hin zur kompletten Maschine. Als Sondermaschinenbauer am Markt etabliert, stellen sich die Ingenieure und Techniker von KUK-Automation so gut wie jeder Herausforderung.

Portallösung statt Roboter

„Der Kunde wollte in diesem Fall eine Portallösung mit Stützen außerhalb der Gesamtanlage, die gleichzeitig als Rahmen für die Schutzeinhausung dienen“, erklärt KUK-Automation-Geschäftsführer André Röttger. Mehrere Federn müssen gleichzeitig vom Ofen abgeholt und in einer dafür vorgesehen Vorrichtung bereitgestellt werden, um anschließend von zwei voneinander unabhängig bewegbaren Portalen zu den Warmsetzanlagen gefahren zu werden. Die breitenverstellbaren Greifer an den Portalen sind drehbar, um die unterschiedlichen Positionen im Ofen und der Warmsetzanlage zu bedienen. Drehen und Breitenverstellung erfolgt dabei während der Bewegung der Achsen. Mit einem Roboter wäre das nur mit einem komplexeren Mehrfach-Greifsystem möglich gewesen.

KUK-Automation entschied sich stattdessen, die gewünschte Portallösung mit Lineartechnik von Rollon zu verwirklichen. Gemeinsam haben die Unternehmen bereits zahlreiche vergleichbare Projekte erfolgreich umgesetzt, und so war es für André Röttger auch diesmal selbstverständlich, auf die ­Linearachsen von Rollon zu setzen. „Wir müssen lediglich die Parameter nennen, und schon sucht uns der Lineartechnik-Anbieter die passenden Komponenten heraus. Das passte immer perfekt – und auf die Qualität können wir uns verlassen“, bekräftigt der Diplom-Ingenieur. „Die Experten von Rollon konnten bislang stets die passende Lösung für unseren Bedarf finden.“ Vor einigen Jahren hätten seine Entwickler noch überlegt, die Achsen in solchen Fällen selbst zu fertigen, da sowohl das Know-how als auch die Fertigungsprozesse vorhanden wären. „Mit Rollon haben wir aber einen so zuverlässigen Partner an unserer Seite, dass wir lieber bei unserer Kernkompetenz geblieben sind.“

Linearachsen von Rollon: Bekannte Qualität, die überzeugt

Rollon verfügt als einer der weltweit führenden Komplettanbieter im Bereich Lineartechnik über ein vielfältiges Portfolio an Lösungen im Automationsbereich. Wenn es um robotergestützte Automatisierungslösungen geht, ist das Unternehmen mit Niederlassungen unter anderem in Deutschland, Italien, USA und China ein gefragter Experte. Der Hersteller verwirklicht maßgeschneiderte Komplettsysteme für die höchsten Ansprüche an Effizienz, Zuverlässigkeit und Wirtschaftlichkeit.

Das gemeinsam entwickelte Mehrachssystem für den Kunden besteht aus zwei parallel angeordneten Linearachsen vom Typ E-Smart, einer Robot160-Achse und zwei Modline ZCH100. KUK-Automation setzte diese Achsen schon erfolgreich in anderen Projekten ein und konnte damit sehr gute Ergebnisse erzielen. Aus diesem Grunde wurden diese Achs-Typen auf die Anforderungsparameter für das Federnhandling dimensioniert und entsprechend auf die notwendige Baugröße und Hublänge spezifiziert.

Linearachsen: Wichtige Puzzleteile der wartungs­armen Automatisierungslösung

Die Linearachsen Modline ZCH100 wurden als Z-Achsen verwendet. Durch die Omega-Umlenkung muss in diesem Fall der Antriebsmotor nicht mit dem Profil verfahren werden, wodurch sich die bewegende Masse auf das Achsprofil, den Greifer und das Bauteil reduziert. Als Besonderheit stattete man die Z-Achse zusätzlich mit Sicherheitsklemm-Elementen aus. Die Baureihe Modline ZCH wurde speziell für Bewegungen bei Gantry-Bauweise entwickelt. Die Lineareinheiten mit selbsttragenden Aluminium-Strangpressprofilen bilden ein biegesteifes System und zeichnen sich durch hohe Verfahrgeschwindigkeiten, geringe Geräuschentwicklung und niedrigen Verschleiß aus. Ideal im Einsatz als Z-Achse durch Verwendung einer linearen Führungsschiene geeignet, lässt sich die Modline mühelos mit der Rollon-Serie Robot verbinden, die hier als Y-Achse zum Einsatz kam.

Die Robot-Achse hat durch ihr rechteckiges Profil eine hohe Eigensteifigkeit und somit eine geringe Durchbiegung, was insgesamt zu höheren Genauigkeiten führt. Mit der Robot-2C lassen sich außerdem zwei Laufwagen unabhängig voneinander positionieren – wodurch KUK-Automation anstatt zwei nur eine Y-Achse für seine Applikation einsetzen musste. Die Baureihe Robot eignet sich besonders für Anwendungen mit hohen Tragzahlen, bei denen der Laufwagen starken Kräften ausgesetzt ist. Selbst hohen Verfahrgeschwindigkeiten in rauen Betriebsumgebungen kann die Achse trotzen und so als wichtiges Puzzleteil der wartungsarmen Automatisierungslösung überzeugen.

Für die zwei parallelen X-Achsen wählte Rollon die E-Smart100SP3, bei der sich die Anzahl der Führungslaufwagen flexibel variieren lässt. Grundsätzlich besteht bei dieser Achse die Auswahlmöglichkeit zwischen einem Schlitten mit einem, zwei, drei oder vier Führungslaufwagen – für die Anwendung passte die Variante SP3 optimal.

Zusammenspiel funktioniert reibungslos

Die Anlage ging 2019 planmäßig in Betrieb und hat sich bereits nach kurzer Einsatzzeit amortisiert, sodass eine weitere Anlage bereits implementiert worden ist und über die Anschaffung weiterer Anlagen nachgedacht wird. „Wir haben uns auf die Qualität der Rollon-Produkte verlassen“, fügt André Röttger hinzu, „und die Entscheidung war richtig, wie die hohe Zuverlässigkeit im Betrieb zeigt.“ Neben den Produkteigenschaften, betont er, seien aber auch die schnellen Abstimmungen und notwendigen Anpassungen zu nennen, die bei jeder Projektierung einer Sondermaschine notwendig sind. „Das Zusammenspiel der Mitarbeiter von KUK-Automation und Rollon hat wieder einmal bestens funktioniert.“ 

Der Autor Frank Thomas ist Key Account Manager System­integratoren & Logistik-Industrie bei Rollon in Düsseldorf.