Zur Lösung von Handling-Aufgaben hat der Anwender die Wahl zwischen Robotern oder Positioniereinheiten, welche aus standardisierten Lineareinheiten aufgebaut sind. Oft können solche Positioniersysteme die wesentlich effizientere Lösung sein. IEF-Werner bietet Systeme, mit denen der Anwender seine speziellen Anforderungen wirtschaftlich erfüllen kann.
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.
Mit Linearpositioniersystemen lassen sich viele Handhabungsaufgaben effizienter erfüllen als mit Robotern.
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. „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 zeigten und sich die Aufgaben nicht optimal lösen ließen. Hier seien Positioniersysteme aus standardisierten Lineareinheiten die deutlich wirtschaftlichere Lösung.
IEF-Werner bietet eine breite Produktpalette ausgereifter Automatisierungskomponenten, mit denen Anwender Prozesse erheblich effizienter gestalten können. Dazu gehören verschiedene Linearachsen, die Anforderungen an Dynamik, Präzision, Wieder-
holgenauigkeit 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 unseren Linearachssystemen und den standardisierten Verbindungselementen kann der Anwender schnell und kostengünstig ein-, zwei- oder mehrachsige Positioniersysteme aufbauen“, erläutert Hettich. Somit entstünden individuelle Positioniersysteme, die genau auf den zur Verfügung stehenden Platz beim Anwender adaptiert sind.
Das Modul 160/15 G ist eine zahnriemengetriebene Lineareinheit mit zwei unabhängig verfahrbaren Schlitten.
Abmessungen sind ein wichtiger Aspekt
Bei einem Hersteller von Solarmodulen hat das Unternehmen 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 Thomas 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“, erläutert 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 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.
Weite Wege sicher überbrücken
Mit dem Schwenkarmmodul Rotaryarm bietet IEF-Werner ein optimiertes Handlingsystem an, 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 IEF-Experte Hettich. „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 viel 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.
Mit dem Rotaryarm lassen sich Endlosdrehungen der Schwenk- und der Drehachse realisieren.
Die Oberfläche der PA-Control Touch ist ergonomisch und intuitiv aufgebaut. Hiermit kann der Bediener viele Automatisierungssystemen einfach steuern.
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.
Autorin: Lena Fischer, IEF-Werner
…doch kein Roboter?
„Linearpositioniersystem“ – das klingt gar nicht so spannend, wie „Roboter“. Im ersten Moment ist man ein wenig enttäuscht, dass auch ein eben solches System ausreichen kann, um Pick-and-Place- oder Handling-Aufgaben auszuführen. Wenn schon eine automatisierte Fertigung, dann mit einem coolen, futuristisch anmutenden Roboter. Am besten gleich ein humanoider, so ein richtiger Kollege eben. Aber dann gehen die Bedenken los. Was ist, wenn der Roboter seine menschlichen Kollegen verletzt? Darf er ohne Schutzzaun überhaupt in die Fertigung integriert werden? Das sind Fragen, die bei fest installierten Linearachsen, in deren Grenzen Handling-Aufgaben ausgeführt werden, nicht geklärt werden müssen. Zukunftsvisionen sind für den Maschinen- und Anlagenbau unverzichtbar, und Deutschland ist eines der Länder, das von der Kreativität dieser Branche lebt. In manchen Fällen reicht es aber auch, auf bewährte Systeme zurückzugreifen – denn auch die werden weiterentwickelt. jl