Reproduzierbare Produkte ohne Einstellfehler dank automatisierter Lineartechnik

Sie sind im Zuge der allgemeinen Prozessautomatisierung sehr gefragt. Die Rede ist von automatisierten Zustellachsen für industrielle Positioniersysteme. Auch das im sauerländischen Finnentrop ansässige Unternehmen Maschinen-Förder-Produkte (MFP), ein Hersteller von Förderband- und Anlagentechnik, benötigte solche. Denn der Spezialist war von einem Kunden mit der Modernisierung eines bestehenden Förderkonzepts für eine Kunststoffspritzgießanlage beauftragt worden. Dessen produzierte Palettenkufen durchlaufen zum Abkühlen einen Etagenförderer von MFP, der mehr als 30 Kufen gleichzeitig fasst. Weil warme Spritzgießteile aus Kunststoff zum Verformen neigen, müssen sie während des gesamten Abkühlprozesses präzise in Form gehalten werden, um die gewünschte Endqualität zu gewährleisten. Diese Aufgabe übernehmen exakt positionierte Druckbalken. „Unser Kunde wünschte eine vollautomatische Verstellung der Druckbalken, um Rüstzeiten zu minimieren und zugleich eine hundertprozentige Wiederholbarkeit zu erreichen“, führt MFP Firmengründer Andreas Melchers aus.

Die Positionierung der Druckbalken übernehmen nun automatisierte Linearachsen, die sich aus Doppelrohr-Achsen von RK Rose+Krieger und eigens darauf abgestimmte elektromotorischen Stellantrieben von Lenord + Bauer zusammensetzen. Dass RK Rose+Krieger die Linearachsen liefern sollte, stand für MFP schnell fest. „Da jedoch Stellantriebe nicht zu unserem Portfolio gehören, arbeiten wir auf diesem Gebiet seit einigen Jahren erfolgreich mit Lenord + Bauer zusammen und bieten in Kooperation aufeinander abgestimmte Lösungen für die automatisierte Lineartechnik an“, erklärt Jörg Töhte, Key-Account-Manager bei RK Rose+Krieger. Insgesamt kommen 18 automatisierte Zustellachsen für die präzise Positionierung der Druckbalken zum Einsatz – sechs auf jeder der drei Etagen des Etagenförderers.

Da die Achsen bei diesem Einsatz vergleichsweise hohe Biegemomente kompensieren müssen, wählte MFP Doppelrohr-Einheiten vom Typ EPX30. Die robusten, selbsthemmenden Rohrsystem-Lineareinheiten verfügen über eine Gleitführung und eine Trapezgewindespindel (Rechtsgewinde, Außendurchmesser: 14 Millimeter, Steigung: drei Millimeter). Gelagert ist die Spindel im vorliegenden Anwendungsfall über ein Kugellager. Für Einsätze in Umgebungen mit feinen Stäuben kann sie optional mit einem Gleitlager ausgerüstet werden. Sie ist mit einem angetriebenen und einem mitlaufenden, zweiten Führungsschlitten ausgestattet, die beide mit einer Aufspannplatte verbunden sind. Der größere Stützabstand zwischen den Schlitten sorgt für die hohe (Biege)Momentenaufnahme der Achse. Gleitbuchsen in den Führungsschlitten verringern das Antriebsmoment an den Führungsrohren und minimieren den Verschleiß am Schlitten. Die Doppelrohr-Einheit ist für die Hand- und Motorverstellung sowie für den Einbau in beliebiger Lage und für Umgebungstemperaturen von 0 bis +60 Grad Celsius geeignet. Diese Eigenschaften und ihre Steigungsgenauigkeit von ± 0,2 Millimeter / 300 Millimeter Hub prädestinieren sie für die präzise Druckbalkenpositionierung im Etagenförderer der Finnentroper.

Jede Achse ist mit einem Stellantrieb vom Typ PowerDrive von Lenord + Bauer automatisiert. Wegen der beengten Einbausituation wurden die speziell für solche Einsätze konzipierten Antriebe mit gestuftem Gehäuse verwendet. Die kompakten Kraftpakete bieten bei einer Einbautiefe von 96 Millimetern ein Nennmoment von fünf Newtonmetern. Jeder Stellantrieb ist eine komplette mechatronische Einheit bestehend aus Brushless-DC-Motor, 32-Bit-Mikroprozessor, kompakter Endstufe und leistungsfähigem Getriebe. Die Automatisierung der Linearachsen ist übrigens auch noch nachträglich ohne großen mechanischen Aufwand möglich. Dazu müssen lediglich die Handräder für die manuelle Verstellung demontiert und Stellantriebe für die elektrische Verstellung montiert werden. Für einen festen Sitz des Antriebs direkt auf dem Spindelende der Linearachse sorgt ein eigens von Lenord + Bauer für die EPX30 entwickeltes Adapterkit. Es enthält neben der kraftschlüssigen Wellenverbindung auch eine Drehmomentstütze, die auftretende Kräfte aufnimmt und das erforderliche Loslager bildet. „Für uns ist das eine einfache Lösung, da sie ohne konstruktive Änderungen in unserer Maschine umgesetzt werden konnte“, erläutert Melchers.

Für die Anbindung der Stellantriebe in die Anlage nutzt er die dezentrale Steuereinheit PowerDrive-Box – ebenfalls von Lenord + Bauer. Sie regelt bis zu fünf Antriebe, versorgt sie mit Spannung und gewährleistet die Kommunikation. Eine steckbare Schnittstelle erleichtert das Einbinden der Box in gängige Industrienetze und sichert den Datenaustausch mit der Anlagensteuerung. In der Maschine ist das Positioniersystem über Profinet mit einer S7-314 von Siemens gekoppelt. Fertige Softwarebausteine binden das Positioniersystem in die Steuerung ein, in der in einer Rezepturverwaltung die verschiedenen Kufentypen abgelegt sind. Nach dem Auswählen des Rezepts fahren die Stellantriebe automatisch zur entsprechenden Position. „Durch das vollautomatische Umrüsten der Druckbalken erhält unser Kunde perfekt geformte Kufen – und das reproduzierbar und ohne Einstellfehler“, sagt Melchers. Auch die Kooperationspartner RK Rose+Krieger und Lenord + Bauer sehen sich bestätigt: Die fachübergreifende Zusammenarbeit verläuft reibungslos und zum Vorteil aller Beteiligten. aru