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Presse Kuka setzt auf Elektromechanik statt Hydraulik

Autor / Redakteur: Jonas Tekampe* / Ute Drescher

In der Pressenbranche sind hydraulische Schwenkmotoren üblich. Einen solchen hat Kuka jetzt in einer Schiebe-Kipp-Tisch-Presse durch eine elektromechanische Alternative von Flender ersetzt – mit großem Erfolg.

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Flender hat aus seinem riesigen Industriegetriebeprogramm von ca. einer Million möglicher Kombinationsmöglichkeiten die optimale Gesamtlösung für den Hauptantrieb der Schiebe-Kipp-Tisch-Pressen von Kuka zusammengestellt.
Flender hat aus seinem riesigen Industriegetriebeprogramm von ca. einer Million möglicher Kombinationsmöglichkeiten die optimale Gesamtlösung für den Hauptantrieb der Schiebe-Kipp-Tisch-Pressen von Kuka zusammengestellt.
(Bild: Flender)

Das Aufsehen war groß: Anfang 2018 stellte Kuka der Öffentlichkeit erstmals die Schiebe-Kipp-Tisch-Presse (SKT) SEP 22 vor. Was das große Interesse hervorrief, war die Substituierung des bisher in dieser Presse eingesetzten, in der Pressenbranche üblichen hydraulischen Schwenkmotors durch einen einseitig wirkenden Hauptantrieb auf Basis eines Planetengetriebemotors von Flender. „Wir sind mit unserer Lösung meines Wissens weltweit der einzige Hersteller, der in einer Schiebe-Kipp-Tisch-Presse eine solche elektromechanische Schwenklösung standardmäßig anbietet“, berichtet Steffen Günther, Vice President Casting Solutions EMEA and Americas der Kuka Division Industries. Nicht ohne Grund, betrachtet man die Vorteile, die sich aus dem Technologiewechsel ergeben.

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„Im Rahmen einer Entwicklungspartnerschaft haben wir gemeinsam eine antriebstechnische Gesamtlösung entwickelt, die an die Anforderungen dieser Pressenfamilie adaptiert ist“, fasst Jonas Tekampe, Vertriebsbeauftragter im Fachvertrieb der Flender GmbH, einer Tochtergesellschaft der Siemens AG, zusammen. Die Abstimmung des gesamten Antriebsstrangs von der Steuerung über den Drehstrom-Asynchronmotor bis zum „Drehmoment“ am Kipptisch sei unter anderem so gut gelungen, weil Flender ein riesiges Portfolio von mehr als einer Million Getriebevarianten und jahrzehntelanges Know-how in der Antriebstechnik mit in das Projekt eingebracht habe, ist Steffen Günther sicher.

Taktzeit um 30 % reduziert

Der wohl wichtigste Vorteil des neuen elektromechanischen Schwenkantriebs ist die deutliche Taktzeitreduzierung der Schwenkbewegung, in der Größenordnung von 30 %. Dabei ist noch nicht berücksichtigt, dass durch das bessere Regelverhalten der elektromechanischen Antriebstechnik während des gesamten Produktionsablaufs noch weitere Leistungssteigerungen möglich sind. „Mit unserem High-Performance-Schwenkantrieb leisten wir einen wichtigen Beitrag zur Digitalisierung und damit für den Wandel in die Industrie-Generation 4.0“, freut sich der Vice President bei Kuka.

Bei der ersten, damit ausgerüsteten Presse SEP 22 wog das Werkzeugunterteil auf dem Kipptisch 6 t. Dieser Kipptisch wird zum Entfernen der Press- und Entgratrückstände mithilfe des Flender-SIP-Planetengetriebes sicher und schnell um die Drehachse geschwenkt. „Die dabei auftretenden Drehmomente und Beschleunigungen aufgrund der Massenträgheit müssen von der Getriebetechnik zuverlässig und dauerhaft über- und ertragen werden“, nennt Steffen Günther eine der großen Herausforderungen bei der Umsetzung.

Wie gut das funktioniert, hat Kuka zusammen mit Flender anhand einer realen Dauerlaufprüfung unter Belastung vorab bestätigt: Nach dieser Prüfung zeigte der betreffende Planetengetriebemotor keine erkennbaren Verschleißspuren im Antriebsstrang auf. „Das hat uns in dem Technologiewechsel bestätigt“, kommentiert Steffen Günther und ergänzt: „Aufgrund der hohen Robustheit der Planetengetriebemotoren sowie der verbesserten Einstell- und Ansteuerbarkeit der Antriebe sind wir nun in der Lage, das Schwenkgewicht um bis zu 30 % zu erhöhen.“ Des Weiteren sind höhere Werkzeugunterteilgewichte in Zukunft mit dieser Technologie möglich.

Gesamtlösung nachhaltig verbessert

Verbessertes Reib- und Verschleißverhalten im Vergleich zum hydraulischen Schwenkantrieb war ebenfalls einer der Gründe für den Technologiewechsel. Steffen Günther erklärt: „Wird die Pressenhydraulik mit einem Wasser-Glycol-Gemisch betrieben, wie es bei Aluminium-Druckgussteilen bzw. in der Gießereibranche üblich ist, erhöhen sich durch dieses Medium die Reibwerte im System, was zu einem entsprechend ausgeprägten Verschleißverhalten führen kann.“

Bei den neuen elektromechanischen Antrieben sind dagegen nur eine regelmäßige Wartungskontrolle sowie ein Getriebeölwechsel nach 20.000 Betriebsstunden vorgesehen. „Mehr Service brauchen die robusten und kompakten Antriebe in der Regel nicht“, versichert Jonas Tekampe.

Schnelles Umrüsten möglich

Aus dem Blickwinkel der Instandhaltungsabteilung glänzen die neuen elektromechanischen Antriebe mit weiteren Vorteilen. So steigt die Getriebeöltemperatur trotz ständiger Beaufschlagung nicht wesentlich an, wie die Dauerlauftests gezeigt haben. Das wirkt sich positiv auf die Schmierstofflebensdauer sowie die Dichtungen aus. Gebremst werden die hohen Massenmomente über den Frequenzumrichter, der zudem in der Lage ist, beim Bremsen elektrische Energie direkt zurück ins Netz zu speisen. „Green Automation ist für Kuka fester Bestandteil der Unternehmenspolitik und bildet die Grundlage unserer Nachhaltigkeitsphilosophie“, betont Steffen Günther.

Trotz ihrer Leistungsfähigkeit ist die neue Antriebslösung so kompakt, dass sie problemlos in die vorhandene Maschinenkonstruktion passt. Künftig werden die Schiebe-Kipp-Tisch-Pressen SEP13, SEP16 und SEP22 standardmäßig damit ausgerüstet. Außerdem bietet Kuka entsprechende Nachrüst-Kits an, um im Servicefall – oder auch beim Wunsch nach kürzeren Taktzeiten einer Schiebe-Kipp-Tisch-Presse – schnell auf die neue Technik umrüsten zu können. Steffen Günther macht deutlich: „In ein bis zwei Tagen schwenkt Ihre Presse elektromechanisch, wenn Sie das wollen.“

Eine Umrüstung kann auch schrittweise erfolgen: Fällt etwa ein Hydraulikmotor aus, kann – mithilfe des Umrüst-Kits – innerhalb eines Tages der elektromechanische Antrieb installiert und steuerungstechnisch an die Maschine angeschlossen werden, dann geht der Produktionsbetrieb weiter.

Elektromechanik erleichtert Wartung

Durch die digitale Integration des elektromechanischen Hauptantriebs in die Steuerung ergeben sich weitere servicetechnische Vorteile. Hierzu zählt unter anderem, dass die Steuerung über den Drehgeber zu jederzeit die Tischstellung kennt. Des Weiteren gibt es die Möglichkeit, durch die digitale Prüfung der im Motor integrierten Haltebremse, die ordnungsgemäße Funktion zu überprüfen. Zusätzlich wird dies dokumentiert und ein gewünschter Service kann frühzeitig terminiert werden.

„Weil die durch den Technologiewechsel gewonnenen Vorteile nachhaltig überzeugen, werden wir die Flender-SIP-Planetengetriebe überall dort zum Einsatz bringen, wo sie die gleichen Verbesserungen bringen, wie in unseren Schiebe-Kipp-Tisch-Pressen“, versichert Steffen Günther.

Den Nutzen hat der Kunde

Das funktioniere in vielen Fällen, „weil Flender durch sein abgestuftes Industriegetriebeprogramm immer die passende Gesamtlösung zusammenstellen kann“, so Steffen Günther. „Und auf Basis der Entwicklungspartnerschaft zwischen Kuka und Flender können wir daraus für jede Anwendung die optimalen Paarungen auswählen“, ergänzt der Vice President Casting Solutions EMEA and Americas. Profitieren soll am Ende der Kunde: durch kürzere Zykluszeiten, höhere Verfügbarkeiten und höhere Dynamik bei größeren Bauteil- gewichten.

* Jonas Tekampe ist Vertriebsbeauftrager bei der Flender GmbH.

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