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Rundschalttische Es geht auch ohne Druckluft

| Autor/ Redakteur: Thomas Ernst / Jan Vollmuth

Kurvengesteuerte Rundtaktautomaten für die Montagetechnik sparen gegenüber pneumatischen Versionen erhebliche Energiekosten ein und takten schneller bei höherer Verfügbarkeit.

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Hochproduktiver kurvengesteuerter Rundtaktautomat spart Energie und lässt sich kostengünstig für neue Aufgaben umrüsten.
Hochproduktiver kurvengesteuerter Rundtaktautomat spart Energie und lässt sich kostengünstig für neue Aufgaben umrüsten.
(Bild: IMA)

Die Lebenszykluskosten von Maschinen und Anlagen rücken immer stärker in den Mittelpunkt fundierter Investitionsentscheidungen ihrer Anwender. Sie wirken damit auch als Triebfeder der Produktgestaltung, die stark in Richtung effizienter Technologien tendiert. Gegenüber Standard-Technologien zeichnen sich diese unter anderem durch bessere Energieeffizienz aus, die nicht nur steigende Energiekosten berücksichtigt, sondern auch die Wahl eines geeigneten Energieträgers bestimmt: Elektrische Energie oder beispielsweise Druckluft. Effizienz-Technologien begrenzen aber auch den Wertverlust einer Maschine dadurch, dass sich wesentliche Teile weniger verschleißen und nach der Außerbetriebsetzung noch für einen Umbau oder andere Einsatzfälle wiederverwenden lassen.

Bild 1: Teilbestückter Rundschalttisch mit pneumatischen und kurvengesteuerten Einlegern erlaubt Vergleich der Energiebilanzen.
Bild 1: Teilbestückter Rundschalttisch mit pneumatischen und kurvengesteuerten Einlegern erlaubt Vergleich der Energiebilanzen.
(Bild: IMA Amberg)

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An einem Rundschalttisch für die Montage lassen sich die Unterschiede zwischen Standard- und Effizienz-Technologie recht anschaulich demonstrieren. Das Bild zeigt einen Versuchsträger auf der Basis der EGM ("Effizienzgrundmaschine") von IMA Automation, deren Arbeitsstationen lediglich eine Pick-and-Place-Operation ausführen sollen. Links im Bild zwei pneumatische Zweiachs-Arbeitsstationen (rot) und rechts zwei kurvengesteuerte Einleger (grün), die vom Steuerscheibenpaar im Zentrum des Montagetischs bewegt werden. Ein zentraler Antriebsmotor der EGM dreht den Rundschalttisch in die nächste Arbeitsposition und treibt dabei über zwei Kurvenscheiben das Steuerscheibenpaar an.

Rundschalttische mit pneumatischer Handhabung benötigen den Zentralantrieb lediglich für die Drehtellerbewegung. In jeder Arbeitsstation führt ein pneumatischer Zweiachsantrieb die Einsetzbewegung aus. Er ist als serielle, kartesische Kinematik ausgeführt. Für die Steuerung der Druckluftzylinder sorgen noch Ventile mit Drossel und Sensoren zur Positionsüberwachung, damit logische Schrittketten ablaufen können. Damit ist eine Punkt-zu-Punkt-Steuerung realisiert, deren Dynamik und Trajektorie stark vom konstruktiven Aufbau und den aktuellen Einstellungen abhängt.

Teurer Energiemix

Neben der elektrischen Energie für den im Start-Stop-Betrieb laufenden Drehtellerantrieb brauchen die Arbeitsstationen noch eine andere Energieform, die Druckluft. Leider gehört Druckluft zu den teureren Energien: Sie wird von elektrischen Kompressoren mit – physikalisch bedingtem – niedrigen Wirkungsgrad erzeugt und kann im Leitungsnetz zum Einsatzort beispielsweise durch Lecks und Undichtigkeiten teilweise verloren gehen: Abhängig von der Güte des Druckluftnetzes können das bis zu 50 % sein. Damit kann durch Druckluft übertragene Energie bis zum Faktor 10 teurer sein als die dem Stromnetz direkt entnommene Energie.

Rundschalttische mit Kurvenscheibensteuerung hingegen kommen für Pick-and-Place-Bewegungen ohne teure Druckluft aus. Sie nutzen dafür den Zentralantrieb auf zweifache Weise: Zur Tischbewegung mit Malteserkreuz und zum Antrieb des Mitnehmerscheibenpaars über zwei Kurvenscheiben. Dabei läuft der Zentralmotor kontinuierlich durch und ist damit weniger Verschleiß unterworfen. In jeder Arbeitsstation sorgt eine starre mechanische Kopplung über Hebel und Kniehebel für die Umsetzung der Scheibenbewegungen in die gewünschte Bahn des Einlegers. Diese parallelkinematische Anordnung zeichnet sich durch außerordentliche Steifigkeit aus, die hohe Taktraten zulässt und zur Positionserfassung mit nur einem Drehgeber am Zentralantrieb auskommt.

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