Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Direktgetriebene Handlingeinheit sorgt für Werkzeug- und Werkstücktransport

01.04.2009
Werden Produkte in mittleren bis großen Serien gefertigt, müssen die Bearbeitungsanlagen sehr produktiv und flexibel sein. Ein neues Werkzeug- und Werkstücktransportsystem erfüllt die Anforderungen. Dank linearer Direktantriebstechnik verfährt die dafür zuständige Hauptfahrachse verschleißfrei. Das Besondere dieser Direktantriebe ist jedoch, dass die Magnete im Primärteil untergebracht sind.

Um die Produktivität seiner Werkzeugmaschinen besonders im Hinblick auf mittlere bis große Serien zu steigern, stellte die Heller Automotive GmbH alle Maschinen und Anlagen des Werkzeugmaschinenherstellers Gebr. Heller Maschinenfabrik auf den Prüfstand und suchte nach Optimierungspotenzial. Dabei sollte das System flexibel bleiben und nicht teurer werden.

Viele Nebenzeiten in der Automation

Bei der Untersuchung fiel auf, dass sehr viele Nebenzeiten in der Automation – also dem Transport von Werkzeug und Werkstück – verloren gehen. Folglich galt es, die Transportwege zu verkürzen und dennoch so flexibel zu bleiben, dass die einzelnen Bearbeitungsmodule über Jahre hinweg einfach an neue Anforderungen angepasst werden können. Außerdem sollte das Gesamtsystem in der Lage sein, alles, vom Rohteil bis zur Fertigbearbeitung, zu erledigen.

Dieses umfangreiche Gesamtlastenheft konnte nicht mit einer klassischen Linienstruktur erfüllt werden. Die Idee, Maschinen parallel anzuordnen, links und rechts von einer Handlingeinheit, die für den Werkzeug- und Werkstücktransport zuständig sein sollte, war die Lösung. In Zusammenarbeit mit Siemens entstand das Module-Line-System (MLS).

Bei der Entwicklung des MLS berücksichtigte Heller alle Anforderungen der Automobilfirmen – besonders die Platzverhältnisse. Deshalb sind die Bearbeitungsmodule sehr schmal und benötigen nur kurze Verfahrwege im Automatisierungssystem. Zweireihig aufgebaut und mit einer 2 m breiten Handlingeinheit in der Mitte kommt das gesamte MLS auf 14 m Breite.

Die Länge des MLS ist abhängig von der Anzahl der Bearbeitungsmodule. Allein das verwendete Absolutmesssystem beschränkt das MLS zurzeit auf eine Länge von etwa 30 m.

Etwa mit diesen Maßen wurden bereits zwei MLS mit insgesamt 15 Bearbeitungsmodulen zuzüglich diverser Sondereinheiten ausgeliefert. Beide Projekte wurden vom Auftragseingang bis zur Auslieferung mit einer Durchlaufzeit von rund drei Monaten abgewickelt.

Vorteile bei mittleren und großen Serien

Das Module-Line-System von Heller spielt seine Vorteile primär bei mittleren und großen Serien aus. Durch den parallelen Aufbau mit linearer Materialtransporteinheit, der so genannten Module Handling Unit (MHU), sinkt der Platzbedarf um fast 30% im Vergleich zu konventionellen Anlagen. Außerdem sind alle Maschinen über sehr kurze Wege miteinander verkettet. Dennoch summieren sich die Verfahrwege der Handlinggeräte auf der Hauptfahrachse auf über 10 000 km pro Jahr.

Aus diesem Grund darf das integrierte Antriebssystem keinem mechanischen Verschleiß unterliegen. Schließlich kann es sich kein Automobilhersteller oder -zulieferer erlauben, dass die Handlingeinheit einer Bearbeitungsanlage mit mehr als 40 Maschinen in absehbaren Zeitabständen ausfällt.

Deshalb kamen Zahnstangen- oder Ritzelmodule nicht in Frage. Abgesehen vom größten Manko dieser Antriebskonzepte – dem Verschleiß – sind sie darüber hinaus im Betrieb relativ laut, und der Justageaufwand ist bei Dimensionen von 30 m erheblich.

Neuartiger Linearmotor bietet Preisvorteil

Heute treibt ein linearer Direktantrieb die MHU an. Er unterliegt keinem mechanischen Verschleiß, bewegt sich leise und ist zugleich crashunempfindlich.

Der Antrieb unterscheidet sich deutlich von konventionellen Linearmotoren, vor allem im Preis: Denn die teuren Magnetplatten befinden sich üblicherweise im Sekundärteil des Motors und erstrecken sich damit über die gesamte Verfahrlänge.

Lange Magnetbahn eines Linearmotors birgt Gefahren

Außerdem geht von der langen Magnetbahn, bedingt durch die hohen Anziehungskräfte, stets eine Gefahr aus. Bei Montage- oder Reparaturarbeiten wird diese oft unterschätzt und mitunter etwas leichtfertig mit Metallteilen wie Schrauben und Muttern umgegangen, was zu Problemen hinsichtlich der Arbeitssicherheit führen kann.

Mit dem neuen Lineardirektmotor 1FN6 konnte Siemens die bisherigen Nachteile bei Preis und Arbeitssicherheit beseitigen und gleichzeitig wichtige Vorteile für Anwender wie Verschmutzungsunempfindlichkeit, Robustheit und Alterungsbeständigkeit der Gesamtanlage verbessern. Die Idee, die Magnete in das Primärteil zu integrieren, führte dazu, dass erheblich weniger Magnete benötigt werden und der Linearmotor damit deutlich kostengünstiger wird.

Linearmotor-Sekundärteile kommen ohne Magnete aus

Die magnetlosen Sekundärteile des Linearmotors 1FN6 sind möglich, weil sich die für die Erregung zuständigen Permanentmagneten im Primärteil jeweils in der Mitte einer Polspule befinden. Die Nord-Süd-Ausrichtung wechselt dabei von einer Polspule zur nächsten. Als Sekundärteil kommt ein gezahntes und geblechtes Eisenprofil zum Einsatz, um die Wirbelstromverluste zu reduzieren.

Kostensparend wirkt sich auch aus, dass der bei Heller eingesetzte lineare 1FN6-Direktantrieb für diesen Einsatzfall kein externes Kühlsystem benötigt, sondern mit so genannter Selbstkühlung auskommt. Dies konnte durch die Antriebsdimensionierung und eine entsprechende Auswahl des für Selbstkühlung ausgelegten 1FN6-Linearmotors erreicht werden.

Bis zu vier Handlinggeräte bewegen sich mit 120 m/min

Bis zu vier Handlinggeräte können innerhalb des Module-Line-Systems gleichzeitig Werkzeuge und Werkstücke zu den Maschinen transportieren. Sie sind mit einer Geschwindigkeit bis zu 120 m/min unterwegs und transportieren Werkstücke sowie Werkzeuge innerhalb von etwa 30 s von einer Maschine zur nächsten.

Alle Bearbeitungsmodule haben einen Rüstplatz vor der Maschine und sind mit einem schnellen Werkstückwechsler ausgestattet, der den Arbeitsraum von der Automation entkoppelt. So werden jegliche Wartezeiten minimiert und die Gesamtproduktivität optimiert.

Dipl.-Ing. (FH) Bernd Zapf ist Entwicklungsleiter im Bereich Heller Automotive bei der Gebr. Heller Maschinenfabrik GmbH in Nürtingen. Reinhard Knoll ist Global Account Manager bei der Siemens AG im Bereich Industry Automation und Drive Technologies in Stuttgart.

Bernd Zapf und Reinhard Knoll | MM MaschinenMarkt
Weitere Informationen:
http://www.maschinenmarkt.vogel.de/themenkanaele/konstruktion/antriebsundsteuerungstechnik/articles/179946/

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Maschinenbau:

nachricht Elektrische Spannung: Kaiserslauterer Ingenieure erforschen Versagen bei Kugellagern
28.03.2017 | Technische Universität Kaiserslautern

nachricht Modulares Fertigungssystem für Kettenräder
15.03.2017 | EMAG GmbH & Co. KG

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Maschinenbau >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Entwicklung miniaturisierter Lichtmikroskope - „ChipScope“ will ins Innere lebender Zellen blicken

Das Institut für Halbleitertechnik und das Institut für Physikalische und Theoretische Chemie, beide Mitglieder des Laboratory for Emerging Nanometrology (LENA), der Technischen Universität Braunschweig, sind Partner des kürzlich gestarteten EU-Forschungsprojektes ChipScope. Ziel ist es, ein neues, extrem kleines Lichtmikroskop zu entwickeln. Damit soll das Innere lebender Zellen in Echtzeit beobachtet werden können. Sieben Institute in fünf europäischen Ländern beteiligen sich über die nächsten vier Jahre an diesem technologisch anspruchsvollen Projekt.

Die zukünftigen Einsatzmöglichkeiten des neu zu entwickelnden und nur wenige Millimeter großen Mikroskops sind äußerst vielfältig. Die Projektpartner haben...

Im Focus: A Challenging European Research Project to Develop New Tiny Microscopes

The Institute of Semiconductor Technology and the Institute of Physical and Theoretical Chemistry, both members of the Laboratory for Emerging Nanometrology (LENA), at Technische Universität Braunschweig are partners in a new European research project entitled ChipScope, which aims to develop a completely new and extremely small optical microscope capable of observing the interior of living cells in real time. A consortium of 7 partners from 5 countries will tackle this issue with very ambitious objectives during a four-year research program.

To demonstrate the usefulness of this new scientific tool, at the end of the project the developed chip-sized microscope will be used to observe in real-time...

Im Focus: Das anwachsende Ende der Ordnung

Physiker aus Konstanz weisen sogenannte Mermin-Wagner-Fluktuationen experimentell nach

Ein Kristall besteht aus perfekt angeordneten Teilchen, aus einer lückenlos symmetrischen Atomstruktur – dies besagt die klassische Definition aus der Physik....

Im Focus: Wegweisende Erkenntnisse für die Biomedizin: NAD⁺ hilft bei Reparatur geschädigter Erbinformationen

Eine internationale Forschergruppe mit dem Bayreuther Biochemiker Prof. Dr. Clemens Steegborn präsentiert in 'Science' neue, für die Biomedizin wegweisende Forschungsergebnisse zur Rolle des Moleküls NAD⁺ bei der Korrektur von Schäden am Erbgut.

Die Zellen von Menschen und Tieren können Schäden an der DNA, dem Träger der Erbinformation, bis zu einem gewissen Umfang selbst reparieren. Diese Fähigkeit...

Im Focus: Designer-Proteine falten DNA

Florian Praetorius und Prof. Hendrik Dietz von der Technischen Universität München (TUM) haben eine neue Methode entwickelt, mit deren Hilfe sie definierte Hybrid-Strukturen aus DNA und Proteinen aufbauen können. Die Methode eröffnet Möglichkeiten für die zellbiologische Grundlagenforschung und für die Anwendung in Medizin und Biotechnologie.

Desoxyribonukleinsäure – besser bekannt unter der englischen Abkürzung DNA – ist die Trägerin unserer Erbinformation. Für Prof. Hendrik Dietz und Florian...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Industriearbeitskreis »Prozesskontrolle in der Lasermaterialbearbeitung ICPC« lädt nach Aachen ein

28.03.2017 | Veranstaltungen

Neue Methoden für zuverlässige Mikroelektronik: Internationale Experten treffen sich in Halle

28.03.2017 | Veranstaltungen

Wie Menschen wachsen

27.03.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Von Agenten, Algorithmen und unbeliebten Wochentagen

28.03.2017 | Unternehmensmeldung

Hannover Messe: Elektrische Maschinen in neuen Dimensionen

28.03.2017 | HANNOVER MESSE

Dimethylfumarat – eine neue Behandlungsoption für Lymphome

28.03.2017 | Medizin Gesundheit