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Montagesysteme

24-V-Achsen für Highspeed-Montage ohne Ausfälle

| Redakteur: Jan Vollmuth

Ein Hersteller von Montagezellen legt Werte auf konstruktive Maßnahmen zur Steigerung der Prozesssicherheit. Dies erfordert unter anderem störunanfällige Linearachsen.

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LMZ kombiniert die 24-V-Mechatronikachsen ELP von Schunk geschickt mit pneumatisch- oder vakuumbetätigten Greifern.
LMZ kombiniert die 24-V-Mechatronikachsen ELP von Schunk geschickt mit pneumatisch- oder vakuumbetätigten Greifern.
(Bild: Schunk)

Das Ergebnis steht im Vordergrund: Dennis Lenkering vertritt eine junge Generation von Anlagenbauern, die pragmatisch die Vorzüge von pneumatischen und mechatronischen Komponenten kombiniert – um die beste Lösung für die jeweilige Anforderung zu finden. Die optimale Kleinteilemontage ist für den Geschäftsführer der LMZ Lenkering Montage und Zerspanungstechnik GmbH aus Steinfeld-Mühlen ein Mix aus Dynamik, Funktionalität, Energieeffizienz, Prozesssicherheit und höchstmöglicher Verfügbarkeit. Alles, was zu Störungen und damit zu Anlagenstillständen führen kann, soll daher eliminiert werden. Damit stehen verschleißanfällige Dichtungen von Bandzylindern ebenso auf der Blacklist wie Stoßdämpfer von Linearachsen oder frei zugängliche Drosseln.

Maßnahmen zur Steigerung der Prozesssicherheit

Montageanlagen, die bis vor wenigen Jahren fast ausschließlich von qualifizierten Fachkräften bedient wurden, stünden heute immer häufiger unter der Aufsicht von angelernten Kräften, stellt Lenkering fest. Entsprechend großen Wert legt er auf c: So trennt z.B. ein von LMZ speziell für Montage- und Prüfanwendungen entwickeltes Maschinendesign die für den Bediener zugängliche Prozessebene von der darunter liegenden Versorgungsebene und der darüberliegenden Medienebene.

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Die Ansteuerung der ELP-Linearmodule erfolgt über digitale I/O. Die Geschwindigkeit kann unmittelbar an der Achse eingestellt werden. Den Rest übernimmt die Auto-Learn-Funktion.
Die Ansteuerung der ELP-Linearmodule erfolgt über digitale I/O. Die Geschwindigkeit kann unmittelbar an der Achse eingestellt werden. Den Rest übernimmt die Auto-Learn-Funktion.
(Bild: Schunk)

LMZ setzt zudem auf störunanfällige Komponenten – wie die lineardirekt angetriebenen 24-V-Linearachsen Schunk ELP. Statt wie bei pneumatischen Modulen Drosseln einzustellen oder wie bei elektrisch gesteuerten Modulen neue Verfahrsätze aufzuspielen, wird bei der Schunk ELP mechanisch die Endlage definiert und die Ein- beziehungsweise Ausfahrgeschwindigkeit an zwei Drehcodierschaltern reguliert.

Alles andere übernimmt eine Auto-Learn-Funktion: Während des Einlernvorgangs wird die maximal mögliche Geschwindigkeit bei jeweils aktueller Zuladung berechnet. Abhängig vom Gesamthub beschleunigt und bremst die Einheit automatisch. Schläge, Schwingungen sowie eine unkontrollierte Fahrt mit Maximalgeschwindigkeit sind damit ausgeschlossen. Stattdessen fährt die Achse harmonisch in die Endlage. Ändert sich das Teilegewicht, genügen wenige Hübe, bis die selbständige Programmierung abgeschlossen ist.

Deutlich schlankerer Anlagenbau

Positiver Nebeneffekt: Der Anlagenbau lässt sich deutlich schlanker organisieren, denn Ventilinseln, Verschlauchungen, Wartungseinheiten und Druckerhöher entfallen. Energieketten schrumpfen auf die Hälfte ihres bisherigen Umfangs, weil lediglich zwei 24-V-Kreise für die Sensorik/Logik bzw. Aktorik aufgebaut werden müssen. Vorteilhaft seien auch die im Vergleich zu Pneumatikmodulen günstigen Energiekosten und die dauerhafte Prozesssicherheit der Achsen. Begeistert berichtet Dennis Lenkering von einer Montagezelle, die im 24/7-Betrieb mit einer Zykluszeiten von 1,2 s bereits Millionen Bauteile produziert hat und seit der Inbetriebnahme keinen einzigen Serviceeinsatz benötigte.

Wartungsfreiheit gewinnt rasant an Bedeutung

Dennis und Josef Lenkering sind überzeugt: „Die Wartungsfreiheit von Komponenten und Anlagen gewinnt rasant an Bedeutung.“
Dennis und Josef Lenkering sind überzeugt: „Die Wartungsfreiheit von Komponenten und Anlagen gewinnt rasant an Bedeutung.“
(Bild: LMZ)

Sowohl Dennis Lenkering als auch dessen Schwiegervater und Unternehmensgründer Josef Lenkering beobachten seit Jahren, dass Wartungsfreiheit rasant an Bedeutung gewinnt. „Für Wartung und Kontrolle ist heute keine Zeit. Zugleich wird vom Einkauf knallhart kalkuliert“, so Dennis Lenkering. „Präventiv Dämpfer tauschen macht in der Realität kaum jemand.“ Gerade einmal 5 % der Kunden entschieden sich beim Kauf einer Anlage für ein Ersatzteilpaket, wohl wissend, dass der Ausfall einer einzigen Komponente schnell bis zu sechs Wochen Anlagenstillstand bedeuten kann.

Hintergrund: Die Budgets des Einkaufs werden auch heute noch von den Betriebskosten entkoppelt. Wie zuverlässig eine Anlage nach der Gewährleistungszeit sei, interessiere viele Einkäufern nicht. In der Folge würden am Markt immer wieder Anlagen angeboten, die die Garantiezeit gerade eben überstehen. „Spätestens nach Ablauf der Gewährleistung kommen die Probleme, mit denen die Instandhaltung dann zu kämpfen hat“, weiß Dennis Lenkering aus Kundengesprächen. „Von den Produktionsausfällen ganz zu schweigen.“

Hohe Investition zahlt sich wirtschaftlich aus

Die ELP-Linearmodule von Schunk bauen sehr kompakt. In dieser Dichtheitsprüfanlage zählen zudem Geschwindigkeit und Präzision.
Die ELP-Linearmodule von Schunk bauen sehr kompakt. In dieser Dichtheitsprüfanlage zählen zudem Geschwindigkeit und Präzision.
(Bild: Schunk)

Dieser Wegwerfmentalität begegnet LMZ mit einfacher Inbetriebnahme und dauerhaft hoher Verfügbarkeit seiner Anlagen. Fett- und damit wartungsfreie Kunststoffführungen gehören ebenso zu dieser Strategie wie langlebige, wartungsarme und Retrofit-taugliche Komponenten wie die Schunk ELP. Obwohl Anwender im Vergleich zu pneumatischen Achsen rund das Doppelte investieren müssen, zahlt sich das verschleißfreie Modul wirtschaftlich aus: Bei 40 Mio. Zyklen Gesamtleistung und einem Wartungsintervall von 5 Mio. Zyklen summieren sich bei pneumatischen Achsen allein die Kosten für Verschleißteile, Arbeitszeit und Produktionsausfall auf einen Wert, der die Gesamtkosten der ELP-Achsen weit übersteigt. Wenn auf vorbeugende Instandhaltung verzichtet und erst bei einem Ausfall von Komponenten eingegriffen wird, kommt ein enormer Kostenfaktor hinzu: Die dann entstehenden Ausfallzeiten gehen weit über die Kosten der wartungsfreien Achsen hinaus.

Rund 50 Schunk ELP Linearmodule hat LMZ mittlerweile bereits eingesetzt. Ausschlaggebend für diese Wahl sind neben der einfachen Inbetriebnahme und der Wartungsfreiheit auch die im Vergleich zu Pneumatikachsen reduzierte Lautstärke sowie die deutlich minimierten Erschütterungen der Anlagen. „Wir vermessen Bauteile zum Teil mit einer Genauigkeit von 0,001 mm. In solchen Dimensionen haben Erschütterungen eine enorme Bedeutung.“

Umfassendes Greifsystemprogramm für die Hochleistungsmontage

Das Modulprogramm für die Hochleistungsmontage von Schunk umfasst Greifer, Schwenkeinheiten, Linearachsen, ein umfangreiches Säulenaufbausystem sowie allerhand Zubehör.
Das Modulprogramm für die Hochleistungsmontage von Schunk umfasst Greifer, Schwenkeinheiten, Linearachsen, ein umfangreiches Säulenaufbausystem sowie allerhand Zubehör.
(Bild: Schunk)

Bewusst wägt das LMZ-Engineering bei jeder Präzisionsanwendung die Vorteile der unterschiedlichen Ansteuerungen ab und bedient sich u.a. aus dem umfassenden Greifsystemprogramm für die Hochleistungsmontage von Schunk: Pneumatische LM-Linearachsen, MPG-Plus Kleinteilegreifer oder SRU-Plus Schwenkeinheiten, wenn hohe Kräfte, Robustheit oder ein günstiger Preis gefragt sind; mechatronische ELP Linearmodule für einen geringen Inbetriebnahme- und Wartungsaufwand; komfortable Lineardirektantriebsachsen der LD-Serie, wenn unterschiedliche Ablagepositionen oder eine hohe Flexibilität gefordert sind.

Mit dem ausgeklügelten Säulenaufbausystem von Schunk kann LMZ bei minimalem Konstruktions- und Montageaufwand Pick-&-Place-Einheiten, Portalsysteme oder komplette Funktionsbaugruppen aufbauen.
Mit dem ausgeklügelten Säulenaufbausystem von Schunk kann LMZ bei minimalem Konstruktions- und Montageaufwand Pick-&-Place-Einheiten, Portalsysteme oder komplette Funktionsbaugruppen aufbauen.
(Bild: Schunk)

Josef Lenkering erwartet einen deutlichen Trend zu mecha­tronischen Komponenten, da zum einen die Energiekosten immer stärker an Bedeutung gewinnen und gleichzeitig mechatronische Komponenten immer günstiger würden. Zudem ließe sich bei mechatronischen Komponenten die Einrichter-Ebene sehr viel leichter von der Bediener-Ebene trennen als bei pneumatischen, wodurch Manipulationen und Fehlbedienungen deutlich reduziert werden können. Ein Vorteil sei zudem die 24-V-Technologie: „Wir brauchen keinen Frequenzrichter und können direkt mit der 24 V-Stromversorgung auf die Achsen gehen. Zwei Stecker genügen: einer für die Hauptspannung und einer für die Steuerspannung.“ Dennoch hält er es für sehr wahrscheinlich, dass auch Komponenten im Spannungsbereich > 400 V ihre Berechtigung behalten. „Wir haben größere Anwendungen mit Taktzeiten von 0,54 s, die lassen sich bei Rundschalteinheiten nicht auf 24-V-Basis realisieren.“ Bei kleinen Pick & Place-Lösungen hingegen sei die 24-V-Technologie sehr relevant. (jv)

Hannover Messe 2019: Halle 17, Stand B40

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