gesponsertLineartechnik  Die Anwendung steht immer im Mittelpunkt 

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RK Rose+Krieger GmbH

Wie findet man die passende Linearachse für Formatverstellung, Handling oder weite Verfahrwege? Key-Account-Manager Jörg Töhte und Konstruktionsleiter Fynn Witte von RK Rose+Krieger zeigen anhand realer Applikationen, worauf es bei der Antriebsauswahl ankommt.

Jörg Töhte und Fynn Witte vergleichen lineartechnische Anwendungen mit einer „Bewegungsaufgabe“ aus dem Alltag: Eine typische Fragestellung sei nicht, ob ein Auto die Geschwindigkeit von 200 km/h erreichen kann. „Die Frage, die wir stellen, lautet doch: Ich will innerhalb von fünf Stunden von Hamburg nach München – wie krieg' ich das hin? Mit dem Flugzeug, dem Zug oder dem Auto?“ Im Industriealltag verhält es sich ähnlich. Hier löst die Lineartechnik ein Gros der Bewegungsaufgaben. Dafür stehen mehrere Antriebstechnologien zur Verfügung. 

Die beiden Lineartechnikexperten Töhte und Witte unterstützen Anwender dabei, die richtige Antriebstechnologie auszuwählen und Applikationen auf die jeweiligen Anforderungen zuzuschneiden. Als Key-Account-Manager und Konstruktionsleiter sind sie Ansprechpartner für das Lineartechnik-Programm von RK Rose+Krieger. Der Mindener Hersteller ist spezialisiert auf Komponenten und Systemlösungen für die industrielle Produktion und Automatisierung. Anhand typischer Anforderungen schildern Töhte und Witte, welche Linearachstypen wofür am besten geeignet sind und welche Rolle die Antriebsvariante dabei spielt. 

Einfach Formate verstellen für häufige Produktwechsel

Linearkomponenten werden in Produktionsanlagen typischerweise für die Formatverstellung verwendet. Wechselt das Produkt häufig, sollte die Verstellung einfach gestaltet sein, sodass das Bedienpersonal wenig Zeit zum Umrüsten braucht. Verstellt wird manuell über das klassische Handrad mit numerischer oder farbcodierter Positionsanzeige oder automatisiert über elektronische Positionierantriebe. 

Die Formatanpassung selbst wird von Linearachsen mit Spindelantrieb übernommen. Sie zeichnen sich durch hohe Kraftübertragung aus, was die Verstellung erleichtert, und arbeiten millimetergenau. „Linearachsen mit Spindelantrieb werden vorzugsweise eingesetzt, wenn hohe axiale Schubkräfte anliegen und eine hohe Genauigkeit gefordert ist“, sagt Töhte. Linearachsen mit Spindelantrieb gibt es in vielen Varianten: von der „leichten“ Einrohr-Linearachse mit Trapezgewinde für einfache Handverstellungen bis hin zur robusten Profil-Linearachse mit Kugelwinde für dynamische Verstellungen. 

Exemplarisch lässt sich dies an einer Verpackungsanlage zeigen, bei der Lineartechnik von RK Rose+Krieger die Formatverstellung automatisiert durchführt. Als Linearachse setzte der Anwender die Einrohr-Achse Lineareinheit E-II ein. Sie ist wahlweise mit einem Rechts-, mit einem Links- oder mit einem Rechts- und Linksgewinde erhältlich. Dadurch lässt sie sich variabel einbauen. Mit ihr ist sowohl eine manuelle als auch eine motorische Verstellung möglich. In dieser Verpackungsanlage wird sie über einen Stellantrieb von Lenord+Bauer mit einem Nenndrehmoment von 3,5 Newtonmeter bewegt. 

Der Positionierantrieb wird mit montierter Drehmomentstütze auf die Achse gesetzt und in seine Position geschoben. Ein Klemmring fixiert den Antrieb dabei fest auf der Antriebswelle der Lineareinheit. Neben der kraftschlüssigen Wellenverbindung wird mit einer flexiblen Motoraufnahme an der Drehmomentstütze zugleich das erforderliche Loslager abgebildet. Mit dem integrierten Feldbus-Interface werden die Antriebe direkt über Stecker an die Maschinensteuerung angeschlossen. Die Linearachsen werden dann über eine 24-Volt-Spannungsversorgung und einen Anschluss zur Bus-Kommunikation in Betrieb genommen.

Dynamisch be- und entladen 

Das Verfahren von Lasten in Anwendungen zum Be- und Entladen oder für das Pick-and-Place gilt ebenfalls als Domäne der Lineartechnik. „Für solche dynamischen Handlingaufgaben sind vor allem Lineareinheiten mit Zahnriemen geeignet“, stellt Fynn Witte fest. Der Zahnriemen wird über eine motorbetriebene Zahnscheibe geführt und treibt dadurch einen an ihm befestigten Führungsschlitten an. Die Elastizität des Riemens fängt dabei Vibrationen und Lastspitzen ab, wodurch hohe Geschwindigkeiten möglich sind. „Wir sind mit unseren Zahnriemen-Lineareinheiten wie RK Ecoline, RK Monoline, RK Duoline und den Schwerlastachsen RK D-Line in der Lage, bis zu 14 Meter Verfahrweg zu realisieren“, zählt Jörg Töhte auf. „Auf solchen Fahrtstrecken sind dann Geschwindigkeiten von bis zu zehn Meter pro Sekunde erreichbar.“ 

Vergleichbares zeigt sich auch in einer Leergutsortieranlage, die das Unternehmen mit seiner Lineartechnik ausgestattet hat: Um im Dauerbetrieb Flaschen aus 10.000 Kisten je Schicht zu be- und entladen, bewegen Lineareinheiten Lasten von rund 200 Kilogramm in kurzen Taktraten mit konstanter Positioniergenauigkeit. Diese Aufgabe übernehmen zahnriemengetriebene Linearachsen mit Kugelschienenführungen vom Typ RK Duoline Z 160. Ihre Wiederholgenauigkeit liegt bei ±0,05 mm. Ein optional integrierbares Wegmess-System kann die Positioniergenauigkeit auf der gesamten Achslänge zusätzlich erhöhen. 

Bis zu 30 Meter weit verfahren

Geht es um besonders lange Verfahrwege, gelten den Entwicklern zufolge Linearachsen mit Zahnstangenantrieb als erste Wahl. „Bis zu 30 Meter sind problemlos möglich, um beispielsweise mit einem Shuttle Bauteile von A nach B zu fördern“, so Töhte.  RK Rose+Krieger hat dafür unter anderem seine Schwerlastprofile der D-Line im Portfolio. Die Lineareinheiten aus Aluminium-Profilen sind in Abmessungen von 80 x 240 bis 160 x 320 Millimeter lieferbar. Spezielle Geometrieanordnungen sorgen für extra biegesteife Profile. Damit lässt sich durch den Einsatz einer D-Line-Achse gegenüber einer herkömmlichen Stahleinheit rund 35 Prozent des Gewichts einsparen. Dank des geringen spezifischen Gewichts können die Lineareinheiten vergleichsweise klein ausgelegt werden.  

Mit hoher Präzision im Raum bewegen 

Für Anwendungen, die eine noch höhere Präzision erfordern, empfehlen die beiden Berater Linearachsen mit Kugelgewindetrieben. Sie übertragen die Kraft mit geringer Reibung und verfügen über eine hohe Steifigkeit, wodurch sich Lasten präzise positionieren lassen. Solche Linearachsen, wie das Unternehmen sie mit der RK Duoline S im Programm hätte, böten besonders viel Leistung und Präzision, erklärt Witte. 

Damit lassen sich Roboter oder Handlinggeräte über mehrere Achsen in einem Raum zu bewegen. RK Rose+Krieger erweitert auf diese Weise beispielsweise den Aktionsradius eines Cobots. RK-Duoline-Lineareinheiten verfahren dabei den Cobot auf der x- und z-Achse. So werden mehrere Arbeits- oder Ablageplätze miteinander verknüpft. Diese Lösungen werden vor allem in der Halbleiterindustrie immer stärker nachgefragt. Das Unternehmen bietet daher seine Duoline-Reihe auch als RK Duoline Clean für Reinraumanwendungen an. 

Anforderungen im Umfeld der Lineartechnik 

„Die Anforderungen an lineare Bewegungsabläufe sind so vielfältig wie die möglichen Lösungen“, resümiert Jörg Töhte. Er sieht es daher als Vorteil an, wenn auf Basis eines breiten Portfolios das Gros dieser Möglichkeiten in die Planung einfließen kann. Anwender haben in diesem Fall neben der Lineartechnik auch auf Komponenten der Profil-, Verbindungs- und Modultechnik Zugriff. Dadurch ließen sich auch Anforderungen, die sich „rechts und links der Linearachsen“ ergeben, über einen zentralen Ansprechpartner abdecken, so Töhte. 

Als Beispiel schildert er ein Projekt, bei dem im Rahmen der Qualitätssicherung eine Kamera zu positionieren war. Da großformatige Objekte zu erfassen waren, musste die Kamera vertikal über eine gewisse Länge verfahren. Es entstand eine Art freistehender Turm mit einem robusten, auf dem Boden verschraubten Gestell aus Aluminiumprofilen, an dem die Lineareinheit die Kamera auf- und abfährt. Durch diesen freistehenden Aufbau wurde neben dem Verfahren und dem Positionieren ein drittes Thema relevant: die Arbeitssicherheit. 

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RK Rose+Krieger entwickelte mit dem Anwender ein redundantes Zahnriemensystem: Der Führungsschlitten mit der Kamera wird über einen Zahnriemen mit einem Motor angetrieben und zugleich durch einen zweiten Zahnriemen mit einem Gegengewicht gesichert. Bei einem Stromausfall verbleibt die Last dadurch in ihrer Position und stürzt nicht ab. Zusätzlich schützt eine Verkleidung des Gestells mit Flächenelementen vor unbeabsichtigten Eingriffen in den Verfahrvorgang.

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6.500 Katalogartikel hat RK Rose+Krieger in seinem Portfolio; wie in einem Baukasten lassen sie sich auch über die verschiedenen Produktbereiche hinweg miteinander kombinieren. Ob ein Anwender eine Katalogkomponente, eine modifizierte Komponente oder eine kundenspezifische Entwicklung benötigt, hängt letztlich davon ab, welche Anforderungen seine Bewegungsaufgabe bestimmt, wie Jörg Töhte sagt: „Die Anwendung steht immer im Mittelpunkt.“