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Lineartechnik Fest verkettetes Linearsystem versus Einzelläufer

Von Christian Handwerker

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Camozzi Automation GmbH
item Industrietechnik GmbH
HepcoMotion Deutschland

Flexible Systeme mit Linearmotorantrieb bieten viele Freiheiten. Fest verkettete Linearsysteme dagegen sind solide, robust und spielen je nach Anwendung ebenfalls ihre Vorteile aus – ein Vergleich zweier Linearsysteme.

Fest verkettete Systeme wie Hepco Motions neuestes Produkt, das DTS+ (li.), kommen im Komplettpaket. Antriebssysteme mit Linearmotor wie das Beckhoff XTS (re.) mit Hepco Motions speziell auf das System angepasstem Linearführungssystem bieten Flexibilität.
Fest verkettete Systeme wie Hepco Motions neuestes Produkt, das DTS+ (li.), kommen im Komplettpaket. Antriebssysteme mit Linearmotor wie das Beckhoff XTS (re.) mit Hepco Motions speziell auf das System angepasstem Linearführungssystem bieten Flexibilität.
(Bilder: Hepco Motion)

Fest verkettete Systeme sind Transportsysteme, bei denen die Werkstückträger mit festgelegtem Abstand auf dem Antriebssystem angebunden sind. Der Antrieb kann außerhalb des Systems verbaut sein. Flexible Systeme sind solche mit Linearmotorantrieb, da der elektromagnetische Antrieb direkt mit dem System verbaut ist.

Hepco Motion produziert seit Jahren Linearführungssysteme als Modular- oder Komplettpaket. Da das Unternehmen mit dem GFX-System seit Jahren sowohl ein Führungssystem für einen bewährten Linearantrieb auf dem Markt produziert, als auch fest verkettete Systeme wie das DTS2-Komplettpaket anbietet, bespricht das Hepco-Motion-Team oft mit Kunden, welche Lösung für ihre Ansprüche die beste ist.

Was für den Linearmotorantrieb spricht

Linearmotorantriebe bieten drei grundlegende Vorteile:

  • Flexibilität,
  • Geschwindigkeit und
  • Präzision.

Dass jeder Anwender es schneller, flexibler und oft auch präziser will, ist verständlich, doch ob sich die Anschaffung tatsächlich lohnt, hängt letztlich davon ab, ob sie ein „nice-to-have“ ist oder tatsächlich messbare Vorteile bei dem Produktionszyklus bringt. Vor der Entscheidung für das eine oder das andere System sollte man sich im Klaren über die wichtigsten Ziele sein, die langfristig den größten Mehrgewinn erzeugen: Geht es hauptsächlich um mehr Präzision, eine höhere Geschwindigkeit, oder mehr Flexibilität?

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Entscheidend ist die Flexibilität der Linearsysteme

Die wesentlichste Unterscheidung zwischen den beiden Systemen ist die Flexibilität. Zum einen ist in einem Linearmotorsystem die Produktion nicht auf den langsamsten Prozess beschränkt. Daher können zeitlich unterschiedlich lang dauernde Arbeitsabläufe effektiv miteinander verbunden werden. Durch diese Optimierung lässt sich die Effizienz der Produktion deutlich steigern und es können gegebenenfalls vorher getrennte Produktionsabläufe in nur eine Zelle integriert werden. Das kann manchmal ganze zusätzliche Anlagen einsparen und bedeutet natürlich auch einen kleineren Footprint.

Außerdem können durch die Individualsteuerung der Mover immer neue Arbeitsschritte hinzugefügt werden und die Losgröße kann relativ einfach geändert werden. Das ist ein wichtiger Vorteil, denn in vielen Bereichen der Produktion kommt es konstant zu Änderungen. Diese Flexibilität gibt es bei einem fest verketten System grundsätzlich nicht.

Hohe Kosten für Antriebssystem mit Linearmotor

Dafür ist ein Antriebssystem mit Linearmotor aufgrund der hochentwickelten Steuerungstechnik im Anschaffungspreis nicht preiswert. Hinzu können außerdem weitere Kosten kommen, beispielsweise für das Training des Steuerungstechnikers in dem entsprechenden System und unter Umständen zusätzliche Investitionskosten, um den Produktionsfluss zu optimieren, zum Beispiel durch das doppelte Ausführen der langsamsten Prozesse. In vielen Fällen amortisieren sich diese Investitionen zwar schnell über die höhere Produktivität, aber eben nicht immer.

Das zeigt sich am Beispiel eines Systems in einer Porzellanmanufaktur. Der langsamste Schritt im Produktionszyklus ist das Lackieren. Dies dauert für eine Tasse beispielsweise 30 Sekunden. Damit ist die Durchsatzzeit für den gesamten Prozess der Fertigstellung der Tasse recht lang. Der Einbau eines flexiblen Systems erscheint daher auf den ersten Blick sinnvoll, um die Durchsatzzeit zu verringern und die Produktivität zu erhöhen. Um dies zu erreichen, wäre dann jedoch auch die Anschaffung eines zusätzlichen Roboters zum Lackieren der Tassen notwendig und dies würde nochmal vierzig- bis fünfzigtausend Euro kosten. Da aber die Flexibilität des Linearmotorantriebs nicht für wechselnde Losgrößen benötigt wird und allein die schnellere Produktion nicht die entstehenden Kosten ausgleichen würde, lohnt sich die Investition in diesem Fall nicht und die Anschaffung eines soliden fest verketten Systems ist völlig ausreichend.

Fest verkettetes Linearsystem ist solide und robust

Fest verkettete Systeme können auch dann die bessere Alternative sein, wenn es um hohe Ladegewichte geht, denn generell gilt: Je höher das Transportgewicht, desto geringer wird die Beschleunigungskraft des Systems. Das DTS von Hepco Motion kann selbst bei hohem Ladegewicht große Antriebskräfte realisieren und ist auch in vertikaler Lage äußerst stabil. Ein weiteres Argument für fest verkettete Systeme sind möglicherweise konstant erhöhte Temperaturen in der Produktion, denn aufgrund der Elektronik ist ein Linearmotorantrieb hitzeempfindlich. Zwar ist es unter Umständen möglich, in die Basisplatte einen Kühlmechanismus einzubauen, jedoch muss dies unbedingt in der Planung vorher beachtet werden. Bei fest verketteten Systemen kann der Antrieb einfach von der Anlage entfernt verbaut werden.

Insgesamt sind fest verkettete Systeme aufgrund ihres einfacheren Aufbaus und der weniger komplexen Elektronik grundsätzlich unempfindlicher, was die äußeren Umstände wie Schmutz, Hitze oder Feuchtigkeit betrifft.

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Flexibles Linearsystem für sich oft ändernde Losgrößen

Andererseits geht es verstärkt darum, mit sich oft ändernden Losgrößen klarzukommen. Ist dies der Fall, liegt die Anschaffung eines Linearmotorantriebssystems meist auf der Hand. Denn dadurch, dass die Mover individuell gesteuert werden, ist bei entsprechend flexibel gestalteter Werkstückauflage das Umprogrammieren schnell und problemlos möglich. Bei einem fest verketten System müsste hier im Extremfall jedes Mal eine neue Produktionszelle aufgebaut werden.

Auch die Kosten von Werkstückträgern können ein Argument für ein flexibles Antriebssystem sein. In manchen Fällen sind diese in der Anschaffung so teuer, dass die durch einen Linearantrieb reduzierten Werkstückträger den höheren Anschaffungspreis sofort wettmachen. Bei einer von Hepco Motion realisierten Anwendung in Frankreich für einen führenden Kosmetikhersteller, wurden beispielsweise durch das neue Linearantriebssystem mit Hepco Motions GFX-Führungen gut 80 % weniger Mover benötigt.

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Fest verkettet: klarer Überblick dank Komplettpaket

Grundsätzlich ist ein fest verkettetes System wie das DTS ein solides, schnelles System, das viel aushält und sehr wartungsarm ist. Wenn Flexibilität nicht das A und O ist, und man Arbeitsprozesse nicht mit extrem unterschiedlicher Durchsatzzeit vereinheitlichen will, dann liegt man damit sicher richtig. Gerade für kleinere Unternehmen kann es auch von Vorteil sein, dass man bei einem solchen Komplettpaket einen klaren Überblick über die entstehenden Kosten behält und keine nennenswerten Folgekosten entstehen.

Auf der anderen Seite gibt es jedoch immer weniger „Standard“-Produktionsprozesse, und Flexibilität spielt eine zunehmende Rolle in der Fertigung. Hier bietet ein flexibles Antriebssystem wie das Beckhoff XTS mit Hepco Motions GFX-Führungen Vorteile.

Letztendlich ist es ein Abwägen von Kosten und Nutzen. Entscheidend ist, die Prioritäten und Konsequenzen, die man für die jeweilige Anwendung definiert hat, mit langfristiger Perspektive im Auge zu behalten.

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* Christian Handwerker ist Maschinenbauingenieur und Beratungsingenieur bei HepcoMotion.

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