Feeder, Bild: GPA-Jakob

Allein der Achskörper der X-Achse des Feeders weist eine Länge von rund zwölf Metern auf. Bild: GPA-Jakob

Der Feeder führt einer Warmumformpresse Bleche für den Karosseriebau zu. Die Stahlbleche werden zunächst erhitzt, dann in der Presse geformt, anschließend sehr schnell abgekühlt. Dadurch entsteht ein hochfestes Gefüge. Die daraus resultierende hohe Zugfestigkeit sorgt bei crashrelevanten Strukturbauteilen für Sicherheit bei vergleichsweise niedrigem Gewicht – eine Anforderung moderner Karosseriekonzepte.

Für den Antrieb der drei Linearachsen des Feeders sowie der zum System gehörigen Ein- und Austragelifte setzt das Unternehmen Zahnriemen ein, da sie hohe Leistungen im Dauerbetrieb übertragen und den hohen Anforderungen im Anlauf- und Bremsbetrieb gerecht werden. „Durch die Formschlüssigkeit der Zahnung sind sehr hohe Kräfte übertragbar – das war bei dieser Anwendung ein entscheidendes Kriterium“, erklärt Thomas Winkler, Spezialist für Anwendungstechnik bei Contitech. „Zudem sollte auch der Ritzel-Zahnstangenantrieb vermieden werden, da die Verzahnung geschmiert werden muss. Bei der Warmumformung entsteht zwangsläufig Zunder, der sich über die Luft mit dem Schmierfett verbinden kann – ein Gemisch, das zu einem hohen Verschleiß führt. Auch deswegen waren Zahnriemenantriebe die erste Wahl“, fügt René Preßler hinzu. Er ist für den  Antriebspezialisten Hilger u. Kern tätig und betreut den Kunden GPA-Jakob. Der Feeder ist nicht die erste Anwendung, bei dem das Unternehmen beratend zur Seite stand. „Allerdings ist es die erste Anwendung in dieser Dimension“, sagt Preßler. In der Tat wirkt der Feeder imposant: Allein der Achskörper der X-Achse weist eine Länge von rund zwölf Metern auf.

Schlitten der X-Achse, Bild: GPA-Jakob
Der Schlitten der X-Achse wird von zwei Zahnriemen angetrieben. Bild: GPA-Jakob

Beeindruckende Dimensionen

Am Achskörper wird der Schlitten der X-Achse auf zwei Profilschienen geführt. Für die Bewegung des Schlittens sorgen zwei parallel laufende Zahnriemen, die über zwei Servomotoren mit je 8,2 Kilowatt und zwei Zahnscheiben mit mittiger Bordscheibe angetrieben werden. Die Zahnscheiben haben einen Durchmesser von etwa 150 Millimetern und verfügen über 34 Zähne.

„Hier laufen zwei Synchrodrive HTD14M-XHP nebeneinander“, erklärt Preßler. „Wir haben diese Riemen gewählt, da sie extrem abriebfest sind und durch Polyurethan-Zähne und Stahlcordträger sehr hohen Belastungen standhalten. Immerhin werden hier Kräfte von bis zu 114.000 Newton übertragen, das entspricht in etwa dem Gewicht von acht Mittelklassefahrzeugen – daher weisen die Riemen auch eine Breite von 120 Millimeter auf.“ Nicht nur diese Dimension ist beeindruckend: Da der Abstand zwischen den beiden Achsumlenkungen der Achslänge entsprechend rund zwölf Meter beträgt, haben beide Riemen eine Länge von je 26,4 Meter.

Sowohl Y- als auch Z-Achse arbeiten analog zur beschriebenen X-Achse, wenn auch die Dimensionen deutlich kleiner ausfallen: Die Z-Achse weist einen Hub von rund 0,8 Meter auf, die Y-Achse hat einen Vorschub von etwa 3,8 Metern. Im Zusammenspiel der drei Achsen ergibt sich ein Feeder, mit dem sich Verfahrwege von 11,5 Metern und Verfahrgeschwindigkeiten von sechs Metern pro Sekunde realisieren lassen.

Know-how und Kreativität gefragt

Wie eingangs erwähnt, befördert der Feeder Bleche zu einer Warmumformpresse. „Der Wiederholgenauigkeit kommt dabei eine wichtige Rolle zu“, erklärt Preßler. „Die Synchrodrive Zahnriemen liefern hier optimale Ergebnisse, da sie aufgrund der formschlüssigen Kopplung die programmierten Wege exakt reproduzieren können.“
Das bedeutet, dass die Positionierung spielfrei ausgeführt wird. Durch die gewählten Dimensionen der Zahnriemen und die Stahlcordträger ist zudem sichergestellt, dass keine belastungsabhängigen Abweichungen auftreten. 

Hilger u. Kern betreut GPA-Jakob bereits seit einigen Jahren. In dieser Zeit ist man gemeinsam gewachsen, berichtet Preßler: „Insbesondere im Hinblick auf die Antriebstechnik hat sich bei der gemeinsamen Entwicklung von Automationsanlagen einiges getan. So hat GPA-Jakob früher nur selten Riemenantriebe verbaut, hier ist ein deutlicher Zuwachs zu verzeichnen.“

Dieser Zuwachs basiert nicht zuletzt auf der Kooperation von Hilger u. Kern mit Contitech. Die Unternehmen arbeiten bei komplexen Projekten partnerschaftlich zusammen. „Während des Entwicklungsprozesses unterstützt uns Contitech dabei, die Antriebskonfiguration durchzuspielen und das richtige Produkt aus dem Contitech-Sortiment auszuwählen“, erklärt Preßler.

Technik im Detail: Synchrodrive Zahnriemen

Synchrodrive Zahnriemen von Contitech übertragen Drehbewegungen winkelgenau und gleichförmig. Bild: Contitech

Die Zahnriemen sind Antriebselemente aus hochbeanspruchbarem Polyurethan-Elastomer mit Stahlcordzugträgern. Sie werden nach einem speziell entwickelten Produktionsverfahren mit hoher Präzision in endlicher Länge gefertigt. Sie werden in endlicher Ausführung oder auch endlos verschweißt eingesetzt. In allen Fällen übertragen sie Drehbewegungen winkelgenau und gleichförmig. Die Riemen ermöglichen wirtschaftliche Antriebslösungen auch bei schwierigen Bedingungen. Ihre Eigenschaften ergeben funktionsgerechte Antriebslösungen mit großer Betriebssicherheit und Wartungsfreiheit.