Artikel IEF-Werner

Auf der all about automation in Friedrichshafen (10. und 11. März) treffen sich Anwender und Entscheider aus der internationalen Bodenseeregion und weit darüber hinaus. Mit dabei ist auch IEF-Werner. An Stand B3-509 präsentiert der Automatisierungsspezialist unter anderem die modulare Baureihe aiPRESS. Die Servopressen überzeugen durch hohe Verfahrgeschwindigkeiten, kompakte und individuell anpassbare Bauweise sowie intuitive Steuerung.

Die flexibel aufgebaute Servopressen-Serie aiPRESS ist in vier Größen – 3, 15, 36 und 100 kN – erhältlich und lässt sich sowohl in automatisierte Fertigungslinien als auch in Handarbeitsplätze integrieren. So können sämtliche kraft- und wegüberwachte Umform-, Füge- und Montageprozesse realisiert werden. Durch die intuitive Presssteuerung aiQ-Control ist eine ständige Qualitätskontrolle bereits ab Werk integriert. Baugruppen lassen sich somit nicht nur in Gut- und Schlechtteile, sondern sogar in verschiedene Qualitätsstufen einteilen. Zur Anbindung an die kundenseitige Systemlandschaft verfügt die Baureihe dabei über mehrere standardisierte Software- und E/A-Schnittstellen.

Aus posyART wird MOVEsystem: In Friedrichshafen präsentiert IEF-Werner sein zuverlässiges und modulares Transportsystem, das der Automatisierungsspezialist gezielt in drei Anwendungsbereiche weiterentwickelt. Folgende Optionen sind lieferbar: palletMOVE sorgt für den reibungslosen und intelligenten Transport von Produkten auf Werkstückträgern, etwa in Montageanlagen. Mit productMOVE lassen sich Bauteile direkt auf dem Transportriemen fördern, beispielsweise auf Pufferstrecken. Der dritte Bereich ist trayMOVE. Damit können unter anderem in Palettiersystemen Kleinteile in Tiefziehpaletten unterschiedlicher Größen zuverlässig zugeführt werden. Dazu basiert MOVEsystem auf einer klar strukturierten Baukastensystematik, mit der sich Anlagen gezielt und bedarfsgerecht projektieren lassen. 

Die Realisierungsmöglichkeiten reichen von der einfachen Lieferung aller Einzelkomponenten über den mechanisch aufgebauten, elektrisch verdrahteten und pneumatisch verschlauch­ten Umlauf bis hin zum komplett gelieferten und in Betrieb genommenen Umlauf – basierend auf einer Siemens-Steuerung.

Zu den weiteren Exponaten gehört eine speziell adaptierte Linearachse zur Aufnahme eines Roboters – Stichwort: „7. Achse“. In der Montage und auch im Materialhandling kann so der Arbeitsraum des Roboterarms zusätzlich erweitert und damit die Effizienz des Roboters deutlich gesteigert werden.

Die Besonderheit: Achse und Roboter lassen sich über eine gemeinsame Steuerung bewegen. Die mittels Servomotor angetriebene Achse benötigt daher keine eigene, unabhängige Steuerungseinheit. Das spart nicht nur Platz für einen separaten Schaltschrank, sondern auch teuren Programmieraufwand. Dank moderner Einkabeltechnologie reicht eine einzige Leitung vom Schaltschrank zum Motor der 7. Achse. Über das Daisy-Chain-Verfahren können zudem weitere Antriebe – wie etwa Drehtische – nahtlos und platzsparend in das System integriert werden. Die Ansteuerung dieser zusätzlichen Antriebe erfolgt komfortabel über ein URCap für PolyScope. Dies ermöglicht eine einfache und durchgängige Bedienung. Die wirtschaftliche Komplettlösung ist modular und schnell aufgebaut.

IEF-Werner auf der all about automation: Stand B3-509 

„NC-Drehtische eignen sich ideal für Handling- und Montageapplikationen, bei denen es um ein flexibles Positionieren geht“, erläutert Produktmanager Thomas Hettich von IEF-Werner. Die Drehbewegung erfolgt auf dem 360-Grad-Kreis nicht nur frei programmierbar, sondern auch schnell und wiederholgenau. 

Für jeden Fall der passende Tisch

IEF-Werner hat NC-Drehtische für verschiedene Aufgabenstellungen im Programm. Diese unterscheiden sich unter anderem in ihrer Baugröße, der axialen Belastbarkeit und der Präzision. Der Drehtisch der Baureihe TP 004 etwa ist eine einfach konzipierte Einheit, die aus einem hochwertigen Planetengetriebe und einem Antriebsmotor als Hauptkomponenten besteht. Erhältlich ist der TP 004 mit verschiedenen Übersetzungen. Das Besondere an dieser Lösung: Der Drehtisch kann im Rahmen der Auslegung von Konstrukteurinnen und Konstrukteuren an erforderliche Drehmomente oder Drehgeschwindigkeiten angepasst werden. Das robuste System lässt sich in axialer Richtung mit bis zu 1.200 Newton belasten. An den Drehtisch können unterschiedliche Motoren adaptiert werden.

Um kleine Teile beispielsweise in der Mikromontage, Halbleiterindustrie oder in der Messtechnik schnell und präzise zu positionieren, bietet IEF-Werner die kompakten und leichten Dreheinheiten der miniTURN-Baureihe an. Sie sind ebenfalls frei programmierbar und leistungsstark. Je nach Ausführung beträgt die axiale Belastbarkeit 200, 300 oder 500 Newton, das Drehmoment 2, 4,2 oder 6,8 Newtonmeter. Die Abtriebsdrehzahl bei allen Versionen liegt bei maximal 117 Umdrehungen in der Minute.

Präzision im Vordergrund

Mit der DT-Serie hat IEF-Werner Drehtische mit einem hochwertigen Schneckengetriebe im Programm. Der typische Aufbau dieser Getriebeart erlaubt eine Einstellbarkeit des Umkehrspiels. Alle Drehtische der DT-Serie besitzen eine großzügig dimensionierte Hohlwelle. Die Konstruktion hat damit ausreichend Spielraum, um Schläuche und Kabel zentral durchzuführen. Erzeugt wird die Kraft mit Servo- oder Schrittmotoren. Die freie Positionierung in beliebigen Winkeln der Kreisbewegung übernimmt eine NC- oder SPS-Steuerung.

Diese Baureihe ist in drei verschiedenen Versionen erhältlich. Die kleinste Ausführung DT 80/100 lässt sich mit bis zu 1.000 Newton axial belasten. Die maximale Abtriebsdrehzahl beträgt 70 Umdrehungen in der Minute und erreicht Abtriebsdrehmomente bis 20 Newtonmeter. Das geringe Eigengewicht von unter 1,5 Kilogramm ist besonders in dynamischen Handling-Systemen von Vorteil. Der DT 100/140 nimmt bereits axiale Belastungen bis 5.000 Newton auf und erreicht bei einer Abtriebsdrehzahl von maximal 60 Umdrehungen in der Minute Abtriebsdrehmomente bis 40 Newtonmeter. Verschiedene Motoranbauvarianten ermöglichen die individuelle Anpassung an die Platzverhältnisse in der Anlage. „Mit unserer DT-Serie profitieren Betreiber von Drehtischen, mit denen sie jeden beliebigen Winkel anfahren können und nicht an eine feste Teilung gebunden sind – wie bei vielen Lösungen von Marktbegleitern“, vergleicht IEF-Experte Hettich. Sie können diese jederzeit anpassen, etwa wenn andere Teilungen oder neue Positionen erforderlich sind.

Nach oben erweitert

„Wir haben diese Baureihe nun mit der Version DT 160/200 erweitert und damit nach oben abgerundet“, berichtet Hettich. „Mit einem Eigengewicht von 9,8 Kilogramm kann diese Ausführung nun deutlich höhere Kräfte aufnehmen.“ Die maximale Abtriebsdrehzahl beträgt 60 Umdrehungen in der Minute, die axiale Belastbarkeit bis 14.000 Newton, das maximale Abtriebsdrehmoment 80 Newtonmeter. „Wir bekamen in regelmäßigen Abständen immer wieder Anfragen unserer Kunden für Anwendungen, in denen die beiden kleineren Versionen an ihre Belastungsgrenze stießen – zum Beispiel, weil der Aufbau für die Werkstückaufnahme zu groß und zu schwer für den Drehtisch war”, sagt der IEF-Experte. Um die Kundenanforderungen besser erfüllen zu können entschloss sich IEF-Werner, die DT-Baureihe zu optimieren oder zu erweitern. So wurde unter anderem die Mittenbohrung größer und die Lagerung optimiert, um auch höhere Lasten und Momente aufnehmen zu können.

Flexibel im Einbau

IEF-Werner hat die Drehtische der DT-Serie mit einer Langzeitschmierung ausgestattet. „Im Vergleich zu Wettbewerbern schmieren wir mit Fett und nicht mit Öl“, erklärt Thomas Hettich. Das ist nicht nur preiswerter für den Betreiber, sondern auch sicherer. Denn die Anforderungen an die Dichtheit minimieren sich dadurch. Damit eignen sich die Drehtische vor allem auch für sensible Branchen, etwa die Lebensmittel- oder Pharmaindustrie. Da die Einbaulage der Drehtische beliebig ist, können sie durch die Konstruktion flexibel eingesetzt werden. Das ist bei einer Öl-Schmierung nicht immer der Fall. Der wartungsarme Drehtisch kann über einen Schmiernippel einfach nachgeschmiert werden. Ein weiterer Vorteil der DT-Reihe ist, dass sich die Getriebe mit unterschiedlichen Motoren kombinieren lassen, unabhängig vom Hersteller. Dazu stehen entsprechende Motorflansche inklusive steckbarer Kupplungssysteme zur Verfügung. Optional kann der DT160/200 wie alle Drehtische der DT-Baureihe mit einem Referenzpunktschalter ausgestattet werden. Die Neuentwicklung kommt überall dort zum Einsatz, wo Bauteile flexibel und präzise rotativ innerhalb einer industriellen Automatisierung positioniert werden müssen.

Furtwangen, 02.08.2023

"Müssen Bauteile mit einer hohen Präzision gefügt werden, kommen Servopressen zum Einsatz“, erklärt Peter Pfaff, Leiter Produktmanagement Servopressen bei der IEF-Werner GmbH. „Diese können zudem die Genauigkeit überprüfen und die gefügten Baugruppen in Gut- und Schlechtteile oder sogar in verschiedene Qualitätsstufen einteilen.“ Der Automatisierungsspezialist hat für diese Aufgaben die bewährte aiPRESS-Baureihe entwickelt. Die flexibel aufgebauten Systeme lassen sich sowohl in automatisierte Fertigungslinien als auch in Handarbeitsplätze integrieren. Dazu verfügen die Pressen über mehrere standardisierte Software- und auch einfache E/A-Schnittstellen. Erhältlich ist die Servopresse in vier Baugrößen – die Kleinste bringt eine Kraft von drei Kilonewton bei einer Maulweite von 180 Millimetern auf, die Größte schafft bis zu 100 Kilonewton bei 350 Millimetern Maulweite. Bei Bedarf bietet IEF-Werner mit der aiPRESS JM-Baureihe noch mehr Flexibilität bei der Größe des Arbeitsbereichs.„Im Sommer 2022 haben wir unsere Servopresse einer Baumusterprüfung durch den TÜV Süd unterziehen lassen“, sagt Peter Pfaff. Damit gewährleistet IEF-Werner, dass die Baureihe alle Sicherheitsanforderungen aus den für das Produkt zutreffenden Normen erfüllt und sich für den vorgesehenen Anwendungsbereich eignet. Betreiber erhalten auf ihre Anforderungen zugeschnittene und betriebssichere Fertigungs-Einrichtungen. Die erteilten Baumusterbescheinigungen gelten für alle Baugrößen.

Bequemer in der Handhabung

Um die gestiegenen Kundenanforderungen zu erfüllen und die Arbeit für den Nutzer zu vereinfachen, haben die IEF-Entwickler unter anderem die Multitouch-Unterstützung des Bedienfelds der aiPRESS optimiert. „Der Anwender konnte dieses vorher schon intuitiv handhaben. Nun kommt es der Bedienung eines Smartphones sehr nahe“, sagt Pfaff. Zudem wurde das Benutzermanagement übersichtlicher gestaltet sowie die Autoskalierung des Fensters an die Monitorgröße angepasst. Alternativ kann der Anwender die Presse nun auch mit handelsüblichen Monitoren und Eingabegeräten betreiben.

„Wir haben außerdem für den Service einen Superuser eingeführt – also einen speziellen Benutzer-Account mit mehr Berechtigungen als bei einem normalen Account“, berichtet Pfaff. Ist der Nutzer, etwa der Service-Techniker, auf dieser höchsten Ebene angemeldet, öffnet sich für ihn ein Fenster mit speziellen Funktionen, die für den Maschinenbediener weniger interessant sind.

Nullpunkt einstellbar

„Die größte Neuerung betrifft jedoch die Einstellung des Nullpunkts an der aiPRESS“, erläutert IEF-Experte Pfaff. Es ist so: Die Servopresse besteht aus verschiedenen Komponenten, die innerhalb bestimmter Toleranzen gefertigt werden. Je nach Baugröße der Maschine können sich diese Abweichungen auf sieben bis acht Zehntel summieren. Das wirkt sich dann auch auf die Maulweite aus. „Ein paar Zehntel entscheiden oft schon darüber, ob eine gefügte Baugruppe die Anforderungen erfüllt oder Ausschuss ist“, weiß Peter Pfaff. Hat ein Anwender mehrere Maschinen gleicher Baugröße im Einsatz, kann er nicht einfach so das Werkzeug zwischen den Anlagen wechseln, ohne vorher Anpassungen vornehmen zu müssen. „Wir fertigen nun die Maulweiten bei allen Baugrößen mit einer Genauigkeit von fünf Hundertstel“, beschreibt Pfaff. Damit sind alle Pressen baugleich und können eins zu eins getauscht werden. Verlangt der Kunde noch engere Toleranzen, setzt IEF-Werner dies kundenspezifisch um.

Die Produktdaten befinden sich auf dem Server. Der Betreiber kann das Werkzeug an der Presse einsetzen, die gerade frei ist, und einfach starten – ohne Anpassungen vornehmen zu müssen. Die Parameter sind an jeder Maschine identisch. „Wir stellen den Nullpunkt im Werk ein, er lässt sich aber auch jederzeit verändern“, erklärt Pfaff.

Pressen mit Messstück

„Wir bieten nun auch verschiedene Sonderfunktionen an, die wir kundenspezifisch entwickelt haben“, sagt Peter Pfaff: „Diese werden teilweise auch in den Standard übernommen.“ Eine Funktion heißt: ‚Pressen mit Messstück‘. Angenommen, bei einer Baugruppe muss zwischen Motor und Lüfterrad ein Spalt von 0,3 Millimetern vorhanden sein. Dabei soll der Motor auf der Motorwelle verpresst werden. Die Baugruppe besteht noch aus weiteren Komponenten wie Lüfterrad und Kugellager. Alle Bauteile weisen Toleranzen auf, die sich summieren. Um den exakten Spalt reproduzierbar herzustellen, legt der Bediener zuerst den Motor in die Presse und anschließend ein Messstück. Nun kommen die weiteren Komponenten der zu fügenden Baugruppe dazu.

Peter Pfaff: „Mit einer definierten Kraft presst die aiPRESS das Messstück an. Der Messwert, also die Dicke des Messstücks, wird als Parameter in der Steuerung hinterlegt.“ Nach diesem Vorpressen öffnet der Bediener die Presse und entnimmt das Messstück. Nun korrigiert die Presse das Maß nach, bis ein Spalt von 0,3 Millimetern erreicht ist. Mit diesem Vorpressen auf das Messstück und Nachpressen auf Sollmaß lassen sich alle Bauteiltoleranzen ausgleichen.

Pressen mit digitalem Eingang

„Um eine Baugruppe zu verpressen, definiert der Anwender eine Kraft oder eine Wegposition“, beschreibt Peter Pfaff. Um die summierten Toleranzen der einzelnen Bauteile auszugleichen, nutzt er in der Regel eine Lehre, die als Bezugsnormal für das vorher festgelegte Maße dient. Es geht nun auch anders: Die IEF-Entwickler haben die Möglichkeit geschaffen, über einen Sensoranschluss am Oberwerkzeug einen Taster anzuschließen. Nun kann die Presse so parametriert werden, dass sie genau bis zum Betätigen dieses Sensors fährt. Um das Einstellen des Sensors zu erleichtern, gibt es einen Parameter, der erlaubt, den Sensor im Zehntel-Millimeter-Bereich zu "überfahren".

„Wir haben noch eine weitere Sonderfunktion entwickelt“, berichtet Pfaff. Bei ‚Dauertest Federelement‘ kann mit Hilfe der aiPRESS eine Feder wiederholt auf Weg oder Kraft belastet und alle Werte über einen Weg-Kraft-Verlauf aufgezeichnet werden. Grenzwerte, wann der Test abgebrochen werden soll, lassen sich einstellen. Peter Pfaff: „Mit unserer aiPRESS kann der Anwender prüfen, wie sich Federn etwa nach fünf, 50, 500 oder auch 5.000 Zyklen verhalten.“

Präzise Arbeitsweise

Die Basis der Servopressen-Baureihe besteht aus einem festen und verwindungssteifen C-Gestell. Dieses biegt sich bei sehr hohen Kräften auf. Die Aufbiegung wird jedoch kompensiert. Für eine präzise Arbeitsweise sorgt zudem der Antriebsstrang, der aus einer hochgenauen Spindel, einem Servomotor und einer Pinolenführung besteht. Damit lassen sich Querkräfte sicher aufnehmen. Eine Präzisionsführung hält bei der aiPRESS den Antriebsstrang über den gesamten Arbeitsweg exakt in der Spur. Ein Konfigurationssystem sorgt dafür, dass dieser sich an den benötigten Kraftbereich anpassen lässt. Der Servoantrieb arbeitet somit immer unter optimalen Betriebsbedingungen. Der Bediener kann Prozessfaktoren wie Vorschubkraft, Verfahrgeschwindigkeit, Positionierzeit und Genauigkeit individuell für die jeweilige Anwendung einstellen.

Furtwangen, 19.01.2023

Die Gigaset Communications GmbH mit Sitz in Bocholt stellt DECT-Telefone für B2C und B2B, Smartphones sowie Smart-Home-Lösungen her. 2020 hat das Unternehmen mit Atos Unify einen Exklusivvertrag geschlossen: Gigaset fertigt für den weltweit führenden Anbieter von Kommunikations- und Kollaborationslösungen die nächste Endgeräte-Familie an Tischtelefonen in unterschiedlichen Varianten. Dafür hat der Hersteller in Bocholt ein neues flexibles und automatisiertes Linienkonzept entwickelt, bei dem Cobots die Handlingstationen mit den Montageprozessen verbinden. 

„Gigaset beauftragte uns mit einer Lösung, die in Trays angelieferte Bauteile wie Platinen aufnimmt, diese orientiert bereitstellt und in vorgegebener Lage der Montagelinie zuführt“, berichtet Wolfgang Kammerer, zuständig für den Vertrieb Systeme bei der IEF-Werner GmbH aus Furtwangen. „Wir arbeiten schon seit vielen Jahren erfolgreich zusammen und lieferten in der Vergangenheit zahlreiche Palettiersysteme.“ Doch aufgrund des Einsatzes kollaborativer Roboter war dieser Auftrag anders.

Flexibles Palettiersystem

IEF-Werner sah für diese Aufgabe den varioSTACK mit Bandlader vor. Das offene und modulare Palettiersystem lässt sich an unterschiedliche Traygrößen anpassen – insbesondere im Viertel- und Achteleuromaß. Es ist kompakt gebaut und kann problemlos in jede vorhandene Produktionsstruktur integriert werden – also perfekt für Gigaset.

Bisher verarbeitete der varioSTACK aufgrund seiner Baugröße Paletten bis zum Standardmaß 400 x 600 Millimeter. Gigaset hatte jedoch für seine neue Linie ein Tray-System mit den Maßen 775 x 575 Millimeter etabliert, das sich mit verschiedenen Inlays befüllen lässt.

„Wir mussten deshalb die Anlage für diese Anwendung größer bauen, ohne das Grundkonzept zu verändern“, erläutert Kammerer. IEF-Werner hat damit den varioSTACK nach oben hin erweitert. Der Palettierer kann nun nicht nur Trays im vorgegeben Sonderformat verarbeiten, sondern auch Paletten mit dem Standardmaß 600 x 800 Millimeter. Eine weitere Herausforderung: Der Automatisierungsspezialist musste den varioSTACK für die kollaborative Fertigungsstraße ausführen. 

Ein Mitarbeiter fährt die mit Platinen bestückten Trays mit einem Hubwagen in den Palettierer und setzt den kompletten Stapel auf das Band ab. „Um das zu ermöglichen, haben wir die Bänder enger zueinander positioniert“, beschreibt Wolfgang Kammerer. Das hat einen klaren Vorteil für das Personal, das nun deutlich ergonomischer arbeiten kann. Denn manuell wäre dieser Arbeitsschritt aufgrund der relativ großen und unhandlichen Stapel körperlich sehr anstrengend.

Der Bediener startet den Automatikbetrieb. Das Band transportiert die Trays in den Einlaufschacht. Dieser ist mit einer Hubachse und einem Palettengreifer ausgestattet, der das oberste Tray aus dem Schacht aufnimmt, damit nach oben fährt und es auf dem Tisch ablegt. In der Bearbeitungsposition angekommen, entnimmt ein neben dem varioSTACK angebrachter Cobot nacheinander die Platinen, indem er von oben in den Palettierer greift. Der Cobot ist auf einer festen Position montiert und übergibt die Teile an ein Shuttle, das die Platinen zur nächsten Station transportiert.

Ist das Tray leer, fördert es der Tisch zum Auslaufschacht. Auch dieser ist mit Hubachse und Palettengreifer ausgestattet. Die Anlage stapelt die leeren Trays nacheinander auf das Band. Ist der Stapel komplett, fährt er automatisch bis ans Ende des Auslaufbands. Mitarbeiter können diesen entnehmen. Der Prozess beginnt von vorn.

Auf Nummer sicher gehen

„Den unteren Gefahrenbereich des varioSTACK schützen wir mit einem Lichtvorhang“, berichtet Wolfgang Kammerer. „Damit stellen wir sicher, dass kein Mitarbeiter bei laufendem Betrieb in die Anlage greifen kann. Weil der Roboter ohne Schutzumhausung arbeitet, mussten wir auch den oberen Teil des Palettierers absichern.“ Beim Ein- und Ausschleusen der Trays fährt eine Abdeckung über den jeweiligen Schacht und verhindert so, dass der Bediener in diesen Gefahrenbereich greifen kann. Bei einem Wechsel der Trays schließt eine zweite Schottscheibe die obere Öffnung an der Tischabdeckung in Richtung Cobot ab. Damit kann der Bediener nicht in die Entladezone des Palettierers greifen. Sie ist pneumatisch angetrieben, und Sensoren überwachen die beiden Endpositionen.

Für die Steuerung des Palettiersystems installierte IEF-Werner die Siemens S7 1500 mit eigenentwickelter Bedienoberfläche. Für die Bedienung steht eine intuitive grafische Benutzeroberfläche zur Verfügung. „Mitarbeiter von Gigaset können damit unseren varioSTACK mühelos handhaben“, sagt Kammerer. „Wir haben die Steuerung nicht fest positioniert. Der Anwender kann sie schwenken und so platzieren, dass er ergonomisch optimal arbeiten kann.“

Furtwangen, 04.04.2022 – Muss Service-Personal den Bearbeitungsraum einer Maschine betreten, sind die Antriebsachsen in einen gefahrlosen Zustand zu versetzen. Hängen an den vertikalen Achsen dazu noch schwere Lasten, können diese aufgrund der Schwerkraft absinken. Um dies zu verhindern, sind die Vertikalachsen in der Regel mit Bremsen im Antriebsmotor gesichert. „Verschmutzungen oder mechanischer Verschleiß können deren Wirkung allerdings stark beeinträchtigen“, erläutert IEF-Produktberater Thomas Hettich. Zudem befinden sich zwischen der im Motor integrierten Bremse und dem Grundkörper der Achse mehrere Übertragungsglieder wie Kupplungen oder Zahnriemen, die versagen könnten. Dazu besteht die Gefahr, dass beim Demontieren eines Motors z.B. bei Wartungsarbeiten es sogar zu einem plötzlichen Absinken der Last kommen kann und damit die Mitarbeitenden erheblich gefährdet werden.

Für Konstrukteure und Maschinenbauer gilt es bei der Risikobeurteilung, das ungewollte Absinken der Vertikalachsen zuverlässig zu verhindern. Damit reicht bei vielen Applikationen die Feststellbremse im Motor nicht mehr aus. Anwender fordern deshalb immer öfter ein zusätzliches Bremselement, das in der Lineareinheit integriert oder außen angebaut werden kann.

IEF-Werner bietet nun optional Feststellbremsen für verschiedene Zahnriemen- und Spindelachsen an. Je nach Lineareinheit ist ein Klemmelement mit einer Haltekraft zwischen 400 und 750 Newton verbaut. „Die Bremskraft wirkt stets auf die Führungsschiene – je größer diese ist, desto größer ist die Klemmkraft“, sagt Hettich. Die Feststellbremse ist energielos geschlossen und pneumatisch betätigt offen. Fünf Millionen statische Klemmzyklen und bis zu 500 dynamischen Bremszyklen sind möglich.

Sobald die Achse stromlos geschaltet oder die Regelung deaktiviert wird, ist die Feststellbremse aktiv – zum Beispiel, wenn ein Mitarbeiter die Maschine abends abschaltet oder wenn die Schutztüren im laufenden Betrieb geöffnet werden, nachdem die Lineareinheiten stillgesetzt wurden (STO [Safe Torque Off]). Aufgrund der kompakten Einbaumaße bevorzugen es Anwender, wenn die Feststellbremse in die Achse integriert ist. Damit ist sie von außen bis auf den pneumatischen Anschluss für das Klemmelement nicht sichtbar und der Einsatz ist auch bei beengten Platzverhältnissen möglich. Allerdings muss der Schlitten eine bestimmte Länge aufweisen, damit sich die Bremse integrieren lässt. „Der Schlitten ist dann z.B. bei der Lineareinheit Modul 160/15 300 mm lang“, beschreibt Hettich.

Bewährt hat sich die neue Lösung bereits in der Lineareinheit Modul 160/20 ZR10. Der Automatisierungsspezialist bietet diese Option nun auch für weitere Zahnriemen- und auch Spindelantriebe an, zum Beispiel für die Lineareinheiten mit Zahnriemen Modul 80/15 und Modul 160/15 oder die Spindelachse profiLINE 140 – jeweils mit einer Klemmkraft von 400 Newton.

Mit der Baureihe aiPRESS hat IEF-Werner Servopressen im Programm, die Komponenten mit einer Genauigkeit von wenigen Mikrometern verpressen – und das automatisch. Der Automatisierungsspezialist hat die Baureihe nun nach oben hin erweitert: Anwender erhalten die leistungsstarke Servopresse nicht mehr nur in drei, sondern in vier Baugrößen. Die nun größte Version fügt Komponenten mit einer Kraft von bis zu 100 Kilonewton.

„Servopressen kommen dann zum Einsatz, wenn eine gewisse Präzision erreicht werden soll“, erklärt Peter Pfaff, Leiter Produktmanagement Servopressen bei der IEF-Werner GmbH. „Mit Servopressen lässt sich diese Genauigkeit nach dem Fügen der Komponenten gleichzeitig überprüfen und damit die Baugruppen in Gut- und Schlechtteile oder in verschiedene Qualitätsstufen einteilen.“ Seit 2013 hat der Automatisierungsspezialist aus dem Schwarzwald für diese Aufgaben die bewährte aiPRESS-Baureihe im Programm. Anwender können die flexibel aufgebauten Systeme sowohl in automatisierten Fertigungslinien als auch in Handarbeitsplätze integrieren. Dazu verfügen die Pressen über mehrere standardisierte Software- oder auch einfache E/A-Schnittstellen. Bisher hatte IEF-Werner drei Baugrößen im Programm: Die Kleinste bringt eine Kraft von drei Kilonewton bei einer Maulweite von 180 Millimetern auf, die zweite schafft 15 Kilonewton bei einer Maulweite von 230 Millimetern und die bis vor kurzem noch größte Version bis zu 36 Kilonewton bei einer Maulweite von 280 Millimetern. „Immer häufiger kamen Kunden auf uns zu und berichteten von Projekten, bei denen deutlich größere Presskräfte gefragt waren“, berichtet Pfaff. „Typische Anwendungen kamen zum Beispiel aus der Automobil-Industrie.“ Seit Anfang des Jahres ist nun die aiPRESS 100 auf dem Markt. Die mit einem Gewicht von etwa 650 Kilogramm weit massivere Version kann bei einer Maulweite von 350 Millimetern nun auch größere Komponenten mit einer Kraft von bis zu 100 Kilonewton und einer Wiederholgenauigkeit von wenigen Mikrometern verpressen.

„Um bei solch hohen Kräften präzise Ergebnisse zu liefern, besteht die Basis der Servopressen-Baureihe aus einem festen und verwindungssteifen C-Gestell“, beschreibt Peter Pfaff. IEF-Werner hat eine clevere Idee entwickelt, um dem Aufbiegen des Gestells bei sehr hohen Kräften zu begegnen: „Das Aufbiegen des C-Gestells wird gemessen und die Differenz kompensiert“, sagt Peter Pfaff.

Für eine präzise Arbeitsweise sorgt zudem der Antriebsstrang, der aus einer hochgenauen Spindel, einem Servomotor und einer Pinolenführung besteht. Damit lassen sich Querkräfte sicher aufnehmen. Eine Präzisionsführung hält bei der aiPRESS den Antriebsstrang über den gesamten Arbeitsweg exakt in der Spur. Ein Konfigurationssystem sorgt dafür, dass dieser sich an den benötigten Kraftbereich anpassen lässt. „Der Servoantrieb arbeitet somit immer unter optimalen Betriebsbedingungen“, verspricht Peter Pfaff. „Der Bediener kann Prozessfaktoren wie Vorschubkraft, Verfahrgeschwindigkeit, Positionierzeit und Genauigkeit an die Anwendung anpassen.“

Direkt an der Presspinole haben die IEF-Entwickler ein Wegmesssystem mit einer Auflösung von einem Nanometer montiert. „Damit kann der Anwender zum Beispiel eine bereits verpresste Baugruppe mit einer definierten Kraft erneut anfahren, um so die Einpresstiefe eines Bauteils exakt zu vermessen“, erläutert Pfaff.

Sichere und benutzerfreundliche Bedienung

Bei der Entwicklung der aiPRESS hat IEF-Werner sehr viel Wert auf eine sichere Bedienung gelegt. „Ist sie als Stand-Alone-System im Einsatz, schließt eine transparente Schutzabdeckung den Arbeitsbereich während des Pressvorgangs komplett ein“, beschreibt Peter Pfaff. Der Bediener hat damit keine Möglichkeit, mit der Hand in die Gefahrenzone zu gelangen. Die Schutzabdeckung ist NC-gesteuert und so konstruiert, dass beim Schließen keine Verletzungsgefahr besteht.

Der Anwender profitiert zudem von einem ergonomisch und benutzerfreundlich gestaltetem Einricht- und Bedienkonzept. Dazu haben die IEF-Entwickler die grafische Benutzeroberfläche der aiPRESS mit einem eigenen Betriebssystem für Pressprozesse ausgestattet. Herzstück ist aiQ-CONTROL. Dieser Kraft-Weg-Monitor stellt den Pressvorgang grafisch dar und überwacht seinen Verlauf. Der Monitor beinhaltet verschiedene Funktionen wie Hüllkurven, Fenster und Kraft-Weg-Barrieren. Damit behält der Bediener Messgrößen, die in bestimmten Relationen zueinanderstehen, stets im Auge.

Kraft oder Weg?

 „Sind zwei Komponenten zu verpressen, kann entweder die Kraft oder der Weg die Variable sein“, beschreibt Pfaff und zeigt auf die Benutzeroberfläche. Die jeweils andere Größe ist fix. Um ein optimales Ergebnis zu erhalten, muss im Kraft-Weg-Monitor die ideale Kennlinie durch

ein bestimmtes Fenster laufen. Der Anwender hat zudem die Möglichkeit, weitere Felder rechts oder links, unter- oder oberhalb der Idealkennlinie zu integrieren und so verschiedene Qualitätsstufen festzulegen. Über die Kraft-Barriere etwa kann der Bediener überwachen, ob eine definierte Kraft erreicht oder schon überschritten ist. Peter Pfaff zeigt auf eine Kurve, die die Linie kreuzt. Genauso lässt sich der Weg überwachen, den die Presspinole zurücklegt. „Hier haben wir eine Hüllkurve, die die Messkurve weder verlassen noch berühren darf“, sagt Pfaff. Der Anwender kann mit der aiPRESS damit genau sehen, ob ein Verbund nach dem Verpressen „gut“ oder Ausschuss ist – und im Vorfeld die jeweiligen Werte für die Bearbeitung weiterer Teile korrigieren.

Zu den verpressten Baugruppen kann der Anwender mit der Servopresse noch weitere Angaben machen, etwa das Fertigungsdatum oder die Teilenummer und den Verbund anschließend mit einem Stempel versehen. Alle diese Daten nimmt die aiPRESS auf und hinterlegt sie in einer Datei. „So kann der Anwender genau belegen, wann welches Produkt hergestellt wurde“, sagt Peter Pfaff. „Das sind Nachweise, die von bestimmten Branchen wie etwa der Automobilindustrie vorgeschrieben sind.“ Alle Prüfergebnisse können per TCP/IP an ein QM-System übermittelt oder einfach auf der internen Festplatte, einem Server oder anderem Datenträger, beispielsweise einem USB-Stick abgelegt werden. Wer mehr über die Servopressen-Baureihe aiPRESS erfahren möchte, erhält alle wichtigen Informationen auf www.aipress.de.

Kurze Taktzeiten und wenig Platz – das waren die Anforderungen eines Kunden, der bei einer Pick-&-Place-Anwendung kleine Bauteile mit hoher Ausbeute handhaben muss. IEF-Werner entwarf ein doppeltes 2-Achs-Positioniersystem aus Lineareinheiten, bei denen der Motor bei der Bewegung nicht mitgeführt wird, sondern extern angebracht ist. Die Gewichtseinsparung beschleunigt die Prozesse um bis zu 15 Prozent.

Furtwangen, 07.04.2021 – Kleine, leichte Komponenten für die Montage bereitstellen? Das sind häufig gestellte Aufgaben in Automatisierungsanwendungen, wie etwa in der Medizintechnik, in der Mikromontage oder in der Elektroindustrie. Nicht selten werden dafür Positioniersysteme verlangt, die vom Standard abweichen. „Die Kunden fordern ein schnelles, punktgenaues Positionieren bei hoher Wiederholgenauigkeit“, erläutert Thomas Hettich, Produktmanager bei der IEF-Werner GmbH. Zu diesen Kunden gehört auch ein Unternehmen, das für die Montage eine Pick-&-Place-Lösung benötigt, die kompakte Komponenten in hohen Taktzahlen handhaben soll. Für diese anspruchsvolle Aufgabe stand wenig Platz zur Verfügung.

„Wir haben Systeme entwickelt, die im Vergleich zu anderen zweiachsigen kartesischen Lösungen signifikant kürzere Taktzeiten erreichen“, sagt Hettich. Dazu baut der Automatisierungsspezialist aus dem Schwarzwald Positioniersysteme aus den Lineareinheiten Modul 160/15 und Modul 115/42 für die X-Achse und den Auslegerachsen der Typen Modul 33 ZOM und Modul 55 ZOM, die die Z-Bewegung übernehmen. Bei den Auslegerachsen handelt es sich um spezialisierte Lineareinheiten für den Vertikal- oder Horizontalbetrieb. Ihr größter Vorteil ist der feststehende Motor. Dieser ist neben dem Motor der x-Achse angebracht. Weil der Motor der Auslegerachse auf diese Weise nicht mitfahren muss, erreicht diese Lösung eine erhebliche Gewichtseinsparung – und ermöglicht damit schnellere Bewegungen. Über einen Zahnriemen wird die Kraft des Motors auf die Auslegerachse Modul 55 ZOM bzw. Modul 33 ZOM umgelenkt und bewegt so den Ausleger der Z-Achse.

Durch die besondere Kinematik kann sich der Auslegerarm komplett aus dem Arbeitsraum zurückziehen. Es bleiben damit keine störenden Konturen zurück. Die maximale Geschwindigkeit der ZOM-Baureihe beträgt drei Meter in der Sekunde und die aufzunehmende Last liegt bei vier Kilogramm. „Wir haben den maximalen Hub auf 1.500 Millimeter der x-Achse begrenzt“, erklärt Hettich. „Das haben wir ganz bewusst so gewählt. Denn: Je länger der Hub, desto länger muss auch der Zahnriemen sein – weil dieser mitgeführt wird, würde das auf Kosten der Schnelligkeit und Wiederholgenauigkeit gehen.“

Da die Kabel für die Auslegerachse nicht mitbewegt werden müssen gibt es an dieser Stelle keinen Verschleiß und der schlimmste Fall, ein Kabelbruch, ist kein Thema mehr.

Rücken an Rücken: das Doppelhandling

„Die Lösung, die wir für den Kunden entwickelt haben, besteht aus zwei dieser Positioniersysteme, die wir Rücken an Rücken verbaut haben“, berichtet Hettich. „Wir haben vorne und hinten die beiden horizontalen Achsen. Darauf befinden sich jeweils die vertikalen Achsen, an denen Greifer befestigt sind.“ Um die Achsen anzutreiben, sind auf einer Seite drei Motoren, gegenüber davon ein Motor verbaut. Die Antriebstechnik selbst hat der Kunde vorgegeben. Das sei aber kein Problem gewesen, denn die Motoren ließen sich einfach in die Positioniersysteme integrieren, sagt Hettich. Der Grund: „Es ist keine Interpolation erforderlich wie in vergleichbaren Systemen. „Mit unserer Lösung kann der Anwender die Achsen einfach programmieren und ansteuern“, beschreibt der IEF-Experte. Die beiden Positioniersysteme haben die IEF-Techniker an die kundenseitige Konstruktion mit Nivellierelementen adaptiert. Dabei ist die IEF-Lösung so eigensteif: Sie trägt sich selbst, ohne dass die Lineareinheiten durchhängen.

Die Automatisierungsspezialisten hätten diese Aufgabe auch anders lösen können, dafür ständen verschiedene Möglichkeiten im Haus bereit – etwa mit dem Modul 115/42 für die horizontale Bewegung und als Auslegerachse das Modul 68. „Wir können mit dieser Kombination höhere Lasten bewegen, müssen aber den Motor jeweils mitführen. Auch ließ sich der Hub durch einen längeren Zahnriemen vergrößern. Der Vorteil, den uns die beim Kunden verbaute Lösung liefert, wäre allerdings dahin“, sagt Hettich. Und der ist bei dieser Anwendung ganz klar: „Wir erreichen mit unserem Mehrachspositioniersystem eine Taktzeitersparnis von zehn bis 15 Prozent. Das macht sich vor allem bei hohen Stückzahlen deutlich bemerkbar“, ist der IEF-Experte zufrieden. Dazu kommt: „Weil weniger Masse bewegt werden muss, spart der Anwender zusätzlich auch Energie ein.“

Um unterschiedlich große Bohrer mit wenigen Millimetern Schaftdurchmesser nacheinander schnell und präzise aus einem Werkstückträger zu entnehmen, einem Beschriftungslaser zuzuführen und sie anschließend wieder in einen Werkstückträger abzulegen, setzt ein Hersteller auf eine vollautomatische Pick & Place-Anlage von IEF-Werner. Für das Positioniersystem verbaute der Automatisierungsspezialist unter anderem die Linearachse der Baureihe 160/15 G. Diese Zahnriemenachse ist mit zwei unabhängig voneinander verfahrbaren Schlitten ausgestattet. Weil somit für die beiden Greifeinheiten keine zwei Achsen erforderlich sind, lässt sich nicht nur eine schnelle, sondern auch eine kompakte Anlage umsetzen.

Das Laserbeschriften hat im Vergleich zu anderen Kennzeichnungsverfahren einige Vorteile – beispielsweise sind die Verbrauchskosten niedriger und die Wartungsaufwendungen geringer. Aber vor allem ist es eine Möglichkeit, Bauteile aus ganz unterschiedlichen Materialien sehr schnell zu kennzeichnen. „Um diesen Zeitvorteil bei hohen Stückzahlen umfassend zu nutzen, müssen die Werkstücke auch entsprechend rasch dem Laser zugeführt werden können“, sagt Thomas Hettich, Produktmanager bei IEF-Werner aus Furtwangen im Schwarzwald. Er spricht damit ein Projekt an, bei dem sich ein Werkzeughersteller genau mit dieser Anforderung an den Automatisierungsspezialisten wandte. Die Aufgabe: Bohrwerkzeuge mit Schaftdurchmessern von 3,5 bis 25 Millimetern aus Hochleistungsschnellstahl HSS-E und aus Vollhartmetall (VHM) sollten aus kundenseitigen Werkstückträgern nacheinander entnommen, einem Beschriftungslaser zugeführt und anschließend wieder in einen Werkstückträger abgelegt werden – und das äußerst schnell und präzise. „Werkzeuge mit Schaftdurchmessern kleiner sechs und ab 16 Millimeter beschriftet der Laser einseitig, die Größen dazwischen beidseitig“, erklärt Hettich. Das komplette Handling hatte vollautomatisch zu erfolgen.

Bauteile effizient zuführen

Basis der Pick & Place-Anlage ist das erweiterbare Gurtbandsystem posyART. Das zuverlässige, flexible und präzise Baukastensystem enthält viele Standardkomponenten, mit denen sich so gut wie alle Aufgaben im Transfer-, Montage- und Logistikbereich lösen lassen. Die Hauptkomponenten wie Riemen, Antriebe, Weichen oder Stoppelemente sind sehr langlebig. Die Schwalbenschwanz-Geometrie an den Längsseiten der Profile erlaubt ein feinfühliges, stufenloses Positionieren der angefügten Baugruppen. „Das System haben wir mit Aufnahmen ausgestattet, welche die kundenseitigen Werkstückträger (WT) tragen können“, sagt Hettich. Seitenpositionierung, Zentrierstation sowie eine Hub- und Dreheinheit bringen die WT in die richtige Lage. In der Zentriereinheit werden sie mittig platziert und anschließend dreidimensional mit einer Genauigkeit von +/- 0,05 Millimetern fixiert. Die Stopper sind zentral angeordnet. Das verhindert ein Verkanten der Werkstückträger in den Führungsleisten. Für diese Anwendung hat der Werkzeughersteller die WT mit einem Datamatrixcode versehen. Hinter diesem Code verbergen sich Informationen über den Werkzeugträgertyp, die Anzahl und die X/Y-Koordinaten seiner Löcher, die Schaftdurchmesser und die Trägerhöhe. An der Anlage setzt ein Mitarbeiter den WT mit den Bohrern auf einen Grundträger des Gurtbandsystems auf. „Es ist unbedingt erforderlich, dass die Werkstückträger innerhalb eines Auftrags baugleich sind“, betont Hettich. Am Bedienfeld gibt der Mitarbeiter den Auftrag ein, die Anzahl der WT – und ob die zu markierenden Bohrer eine Spannfläche besitzen oder nicht. Bei Anlagenstart liest das System zunächst die Beschriftungsdaten für den Laser. Ein Scanner erkennt den Datamatrixcode und das Gurtbandsystem fährt den WT in die Entnahme-Station. Dort hebt es den WT vom Gurtband ab und zentriert ihn. Die Lineareinheit fährt in Y-Richtung das Raster des jeweiligen Werkzeugträgertyps ab. Die Lineareinheit positioniert den WT nun so, dass ein Lasermesssystem die erste Zeile des Werkzeugträgers erfasst. Eine Abstandsmessung erkennt, in welcher Rasterposition sich das aktuell zu bearbeitende Werkzeug befindet. Diese Position gibt der Sensor an die Steuerung weiter.

Präzises und schnelles Handling

Für die unterschiedlichen Bohrer sind abhängig von der Beschriftungsdauer bestimmte Taktzeiten für das Handling vorgegeben. „Bei Werkzeugen aus HSS-E soll der Gesamtprozess bei der einseitigen sieben und bei der doppelseitigen Beschriftung 14 Sekunden betragen“, erläutert Hettich. „Bei den VHM-Werkzeugen sind es vier und acht Sekunden.“ Um eine passende Handhabungstechnik umzusetzen, konstruierten die IEF-Ingenieure ein Positioniersystem aus standardisierten Lineareinheiten. Den Entwicklern steht dazu eine breite Produktpalette ausgereifter Automatisierungskomponenten zur Verfügung, mit denen sie Prozesse sehr effizient gestalten können. Dazu gehören verschiedene Linearachsen, die je nach Anforderungen an Dynamik, Präzision, Wiederholgenauigkeit oder auch an Schnelligkeit entsprechend ausgewählt werden. „Mit unseren Linearachssystemen und den standardisierten Verbindungselementen erstellten wir schnell und kostengünstig ein geeignetes Positioniersystem, das genau auf die Aufgabe und den zur Verfügung stehenden Platz beim Anwender zugeschnitten ist“, betont Hettich. Denn von zentraler Bedeutung bei der Umsetzung dieser Anlage waren unter anderem die Baulänge sowie das Antriebskonzept der Linearachse, auf der die beiden Greifeinheiten verfahren.

Platz sparen: Zwei Schlitten auf einer Achse

Aufgrund dieser Rahmenbedingungen kommt hierbei das Modul 160/15 G zum Einsatz. Die Variante „G“ zeichnet sich dadurch aus, dass die Zahnriemenachse mit zwei unabhängig voneinander verfahrbaren Schlitten ausgestattet ist. Dabei werden zwei getrennte Zahnriemen mittels eigenständiger Motoren angetrieben. Das spart erheblich Bauraum. „Um die geforderte Taktzeit zu erreichen, hätten zwei Lineareinheiten nebeneinander angeordnet werden müssen. Durch das innovative Antriebskonzept genügt nun eine Einheit“, so Hettich. Das Modul 160/15 G ist so positioniert, dass eine Greifeinheit auf je einem Schlitten befestigt ist. Dies führt zu einer erheblichen Reduzierung des benötigten Bauraums. „Damit können wir die Bauteile sehr schnell der eigentlichen Aufgabe zuführen, dem Laserbeschriften“, erläutert Hettich.

Rein auf sich selbst beruhend

IEF-Werner setzt bei Entwicklung einer Prüfapplikation auf die Stärken der eigenen Komponenten:

Bei der Entwicklung einer Prüfstation – unter anderem für Bauteile wie technische Federn – setzt IEF-Werner komplett auf Komponenten aus dem eigenen Haus und nutzt deren leistungsstarke Eigenschaften. Dazu gehört beispielsweise die Servopresse aiPRESS, die eine konstant hohe Genauigkeit aufbringt. Verbaut ist zudem ein Drei-Achs-Handling – zusammengesetzt aus präzisen und schnellen Direktantrieben sowie Spindelachsen des Automatisierungsspezialisten.

„Im Rahmen einer Kundenapplikation haben wir eine Anlage entwickelt, mit der verschiedene Bauteile geprüft, gefügt und montieren werden können“, erläutert Frank Neugart, der für den Vertrieb von Servopressen bei der IEF-Werner GmbH zuständig ist. Das eigentlich Besondere an dieser Anwendung zum Prüfen der Federkennlinie technischer Federn ist jedoch: „Wir haben sie komplett aus Komponenten aufgebaut, die alle aus dem Hause IEF-Werner stammen. Wir nutzen damit die vielfältigen Vorteile unserer eigenen Entwicklungen.“ Herzstück dieser Anlage ist die Servopresse aiPRESS. „Unsere präzisen Pressen ermöglichen korrekte und vor allem reproduzierbare Press- und Messergebnisse“, sagt Neugart.

Perfekt aufeinander abgestimmte Servoachsen

In einer kreisrunden Aufnahme sind mehrere Bauteile positioniert. Befestigt ist diese auf einem NC-Drehtisch DT 80/100. „Die für den motorischen Betrieb konzipierte Baureihe arbeitet mit einem hochwertigen Schneckengetriebe, welches eine Abtriebsdrehzahl von 70 U/min bei einem Drehmoment von bis zu 20 Nm erzielt“, erklärt Neugart. „Zudem bietet die Hohlwelle des Tischs einen guten Durchlass für #Schläuche und #Kabel. Dabei kann die Baureihe DT 80/100 mit bis zu 1.000 N axial belastet werden.“ Das geringe Eigengewicht von unter 1,5 kg ist besonders bei der Verwendung in dynamischen Handlingsystemen von Vorteil.

Um die Bauteile nach und nach zu entnehmen, haben die IEF-Entwickler ein Drei-Achs-Handling aufgebaut, das aus verschiedenen Servoachsen besteht. Als X-Achse kommt der Direktantrieb euroLINE zum Einsatz. Diese Einheit integriert einen Linearmotor, ein Wegmesssystem und eine Führung. Der Anwender erhält ein einbaufertiges System. Der Antrieb ist mit einem eisenbehafteten Linearmotor und einem optischen Absolutwertmesssystem ausgestattet. Dadurch wird eine Referenzierung über-flüssig. Die Wiederholgenauigkeit liegt bei ± 5 µm und die Geschwindigkeit bei bis zu 5 m/s. Die Spindelachse profiLINE verfährt in Y-Richtung, die speziell zur Ausleger- oder Vertikalachse wei-terentwickelte profiLINE 70 AL in Z-Richtung. „Die spindelgetriebenen profiLINE-Lineareinheiten sind präzise und eignen sich hervorragend zum Handhaben von Kleinteilen“, erläutert Neugart. „Wir haben die Baureihe entwickelt, um die positiven Eigenschaften einer Linearachse mit den Charakteren eines Präzisionsschlittens zu verbinden.“ Damit lassen sich große Hübe mit hoher Präzision bei gro-ßen Belastungen umsetzen. Die profiLINE mit dem Zusatz AL kann mit kurzem Hub Komponenten und Baugruppen mit Gewichten von bis zu sieben Kilogramm handhaben. Die kompakte Variante besteht aus einem feststehenden Antriebsblock und einem Auslegersystem (AL). „Zur Aufnahme der Bauteile befindet sich ein direkt angeflanschter Greifer an der Achse“, beschreibt Neugart. Um die Achsen, den Drehtisch und den Greifer zu steuern, setzt IEF-Werner auf die Positionier- und Ablaufsteuerung PA-Control, die alle diese Komponenten sicher regelt. Damit lassen sich die Bauteile lagerichtig und präzise aufnehmen und ablegen. „Die Steuerung verbindet die Vorteile einer NC-Steuerung mit denen einer SPS“, sagt Neugart. „Das heißt, sie stellt eine hohe Bearbeitungs- und Wiederholungsgenauigkeit sicher.“ Zudem ist sie vielseitig einsetzbar und es besteht die Möglichkeit, über Fernwartung Störungen schneller zu beheben, Anlagenfunktionen zu kontrollieren oder kleine Programmänderungen durchzuführen. Frank Neugart startet die Anwendung. Die Einheit fährt zum Drehtisch. Der Greifer entnimmt eine Feder aus der Aufnahme und führt sie einer Kamera zu. Diese prüft, ob der Greifer auch wirklich die richtige Komponente aufgenommen hat. „Um die Position der Kamera exakt auf unterschiedliche Baugruppen einzustellen, haben wir unseren manuellen Versteller domiLINE verbaut“, berichtet Neu-gart. Eine präzise Stahlspindel, kugelgelagert in einer Endplatte und mit spielarmer, vorgespannter Kunststoffmutter, treibt das System an. Um die Arbeiten bei häufig wechselnden Positionen zu vereinfachen, stattet IEF-Werner die Verstelleinheiten mit einer Busschnittstelle aus. Dadurch können sich die Systeme ihre eigene Position merken. Die genaue Justierung erfolgt mit einem Stellknopf, der mit einer 0,05-Millimeter-Skala versehen ist. Der Schlitten lässt sich von Hand positionieren und mit einem Klemmhebel fixieren.

Exakte Ergebnisse, lückenloser Nachweis Die Kamera erkennt, dass die zu prüfende Feder vorhanden ist. Das System führt sie der Servopresse zu. „Wir setzen hier auf eine aiPRESS der Baugröße 1-129“, erläutert Neugart. „Diese besitzt eine Presskraft von bis zu 1 kN. Für diese Anwendung ist das ideal.“ Die Basis des Antriebsstrangs bildet ein massives, verwindungssteifes C-Gestell aus Stahl und auf Wunsch auch mit kompakter, integrier-ter Schutzverkleidung. Im Gegensatz zu herkömmlichen Servopressen wird die Presspinole durch eine Präzisionsführung bis zum Pressprozess exakt geführt. Dies eliminiert Querkräfte vollständig. Posi-tionierungsfehler, die durch die Auslenkung einer Pinole auftreten würden, sind daher ausgeschlos-sen. Ein Konfigurationssystem sorgt dafür, dass sich der Antriebsstrang exakt an die benötigte Kraft anpassen lässt. „Die Presse prüft in Echtzeit die Federkraft in Abhängigkeit zum Weg“, sagt Neugart. Ist zum Beispiel eine Feder kürzer, erfolgt der Kraftanstieg später als bei den anderen zu prüfenden Bauteilen. Auf diese Weise lassen sich fehlerhafte Federn aussortieren. Das Steuerungssystem aiQ-CONTROL stellt den Pressvorgang grafisch dar und überwacht dessen Verlauf. Jeder Vorgang wird lü-ckenlos dokumentiert, alle Kraft-Weg-Punkte gespeichert und auf einem Server abgelegt. Per TCP/IP-Protokoll übergibt der Kraft-Weg-Monitor die Prüfergebnisse an die übergeordnete PA-CONTROL-Steuerung. „Die aiPRESS ist zudem mit der intelligenten Prozessraumbeleuchtung aiLIGHT ausgestattet“, beschreibt Neugart: „Ein Licht-Farb-Code signalisiert den aktuellen Maschinenzustand und das Pressergebnis.“ Das grüne Licht zeigt dem Bediener gerade an, dass die Feder geprüft wurde und die erforderlichen Qualitätsmerkmale in Bezug auf den Kraft-Weg-Verlauf aufweist.

Die Prüfapplikation arbeitet aber nicht nur präzise und zuverlässig. Die Entwickler haben das System auch komplett ohne Pneumatik aufgebaut. „Weil die Anlage rein elektrisch läuft, kann der Anwender im Betrieb die Kosten gering halten“, betont Neugart.

Um Lackiertrays aus Kunststoff nach der Fertigung mit einer Lasermarkierung zu versehen, setzt ein Hersteller auf das Transfersystem posyART der IEF-Werner GmbH aus Furtwangen im Schwarzwald. Dieses fördert die Bauteile auf Werkstückträgern punktgenau zu den einzelnen Stationen. Der Automatisierungsspezialist lieferte zudem die Steuerungstechnik inklusive einer Leitstandlösung. Das System erfüllt alle Anforderungen hinsichtlich kurzer Taktzeiten und der exakten Ausrichtung des Bauteils zum Laser.

Kratzer im Lack? Fingerabdrücke oder Verschmutzungen wie Staubpartikel auf der Oberfläche? Das kann vor allem bei hochwertigen Kunststoffteilen wie Zierblenden für die Automobil-Industrie schnell für Reklamationen sorgen. Hersteller setzen deshalb oft auf sogenannte Lackiertrays aus Kunststoff. Damit können sie Bauteile nach dem Spritzguss transportieren und direkt lackieren, ohne sie in die Hand nehmen oder irgendwo ablegen zu müssen. Ein süddeutscher Kunststoffverarbeiter wurde mit der Herstellung dieser Trays beauftragt. Um die Serienteile anschließend mit Logo und einer fortlaufenden Nummer für die Rückverfolgbarkeit zu markieren, suchte der Verarbeiter ein Transportsystem, das die Trays automatisch, schnell und vor allem präzise dem Laser-Kennzeichnungssystem zuführt. Gefordert war zudem eine Lösung, die die einzelnen Prozessschritte – inklusiver der vorgeschalteten Bearbeitungsstationen – verbindet.

„Mit diesen Anforderungen wendete sich das Unternehmen an uns“, erinnert sich Oliver Koch, Mitarbeiter im Bereich Vertrieb Systeme bei IEF-Werner. Dafür lieferte der Automatisierungsspezialist das Montage-, Transfer- und Prüfsystem posyART und passte es an die Spezifikation des neuen Kunden an. Der modulare und durch Verwendung von Schweißgestellen stabile Aufbau der IEF-Lösung ermöglicht nun eine einfache und wirtschaftliche Markierung der Bauteile. Dabei können dank der zahlreichen Standardkomponenten so gut wie alle Aufgaben im Transfer-, Montage- und Logistikbereich gelöst werden – von geraden Transferstrecken zwischen den verschiedenen Automatikstationen oder Handarbeitsplätzen bis hin zu verzweigten Transferanlagen. Die Hauptkomponenten wie Riemen, Antriebe, Weichen oder Stoppelemente sind sehr langlebig. Die Schwalbenschwanz-Geometrie an den Längsseiten der Profile erlaubt ein feinfühliges, stufenloses Positionieren aller posyART Baugruppen. Das posyART-Band ist zudem antistatisch. Zum Einsatz kommen in diesem Fall umlaufende Flachriemenbänder. Durch den Einsatz von vorkonfektionierten Riemen kann der Anwender sie im Verschleißfall ohne aufwendiges Kleben in der Anlage einfach und schnell wechseln. Die Bauhöhe der Strecken lässt sich variabel über die Standardgestelle realisieren.

Zuverlässiges Transportsystem

„Das System haben wir mit 400 x 400 Millimeter großen Werkstückträgern (WT) zu je sechs Kilogramm und den entsprechenden Aufnahmen ausgestattet“, erläutert Oliver Koch. An den sieben Handarbeitsplätzen legen Mitarbeiter die Trays nacheinander lagerichtig auf die WT. Um diese für die weitere Bearbeitung in die richtige Position zu bringen, kommen Seitenpositionierungen, Zentrierstationen sowie eine Dreheinheit zum Einsatz. In der Zentriereinheit werden die Trays zum Beispiel mittig platziert und anschließend dreidimensional mit einer Genauigkeit von ± 0,05 Millimetern fixiert. Das Lasersystem kann so später mit einer hohen Wiederholgenauigkeit die Bauteile markieren. Den Richtungswechsel an der Strecke übernimmt ein Drehteller, der die Werkstückträger um 180 Grad umlenkt. Mit einer Geschwindigkeit von 21 Metern in der Minute fährt der beladene WT zu den verschiedenen Bearbeitungsstationen. Dazu gehört unter anderem eine Einheit, die die zu markierendende Oberfläche reinigt, eine, die das Bauteil abbläst, zwei Laserstationen, die die Beschriftung auf dem jeweils richtigen Teil exakt aufbringen sowie ein optischer Sensor, der die Position der Markierung prüft.

Vor jeder Station hält ein Stopper bei laufendem Band den bestückten WT an. „Wir haben diese mittig angeordnet“, beschreibt Oliver Koch. „Dies verhindert ein Verkanten der Werkstückträger in den Führungsleisten. Die in dieser Anwendung eingesetzten Stopper werden pneumatisch betrieben und sind mit einer integrierten WT-Dämpfung ausgerüstet. Ausgelöst werden sie, sobald Sensoren den WT auf dem Band erkennen.“

Lückenlos dokumentiert

Neben der Hardware lieferte IEF-Werner die komplette Steuerungstechnik inklusive der Leitstandlösung transLOGIC. Darüber werden Informationen der Werkstückträger als auch der einzelnen Stationen verarbeitet. „Die Carrier sind standardmäßig für die Integration von RFID-Chips vorbereitet“, erklärt Oliver Koch. „Produktionsrelevante Informationen wie Bearbeitungsstände oder auch Prüfparameter lassen sich somit über Leseköpfe auslesen, die Anlagenzustände darstellen, Aufträge verwalten und Produktionsprozesse überwachen.“ Die Leitstandlösung unterstützt zudem die Anlagenwartung. Produktionsdaten lassen sich per CSV-File archivieren und auswerten. transLOGIC ist auf Basis einer Siemens S7 1500 erstellt und bietet somit alle Schnittstellen zu den unterschiedlichen Anlagenteilen. Die Anbindung erfolgt über profiNET.

Das erfahrene Team von IEF-Werner unterstützte den Kunststoffverarbeiter bei der Projektierung und Lösungsfindung – sowie im Aftersales. „Muss eine Komponente getauscht werden, sind diese jederzeit auch separat erhältlich“, sagt Oliver Koch. „Wichtige Verschleißteile haben wir ständig auf Lager und somit sofort verfügbar.“ Der Anwender kann diese mit wenigen Handgriffen selbst austauschen. Beispielsweise lassen sich die Antriebsriemen der Weichen innerhalb einer Minute durch Herausheben der Hubeinheit oder Wechseln des kompletten Einschubes ersetzen. Trotzdem: Die IEF-Techniker stehen jederzeit bereit, wenn ihre Hilfe verlangt wird.

IEF-Werner hat mit dem Modul / eine neue Zahnriemenachse im Programm, die selbst unter hoher Belastung und bei großen Hüben keine zusätzlichen Stützkonstruktionen erfordert. Das erleichtert nicht nur die Montage. Weil damit zusätzliche Bauteile entfallen, reduziert der Anwender zudem deutlich seine Kosten. Mit ihren Eigenschaften eignet sich die Zahnriemenachse ideal für das Beladehandling von Werkzeugmaschinen oder für das Handhaben von Europaletten.

Mit dem neuen Modul / lassen sich Hübe bis 6. Millimeter realisieren. Die Lineareinheit steht in Hubabstufungen von je Millimeter zur Verfügung. Der Schlitten hat eine Länge von und eine Breite von Millimeter. Verbaut ist die Führungsschiene in der Baugröße. Die maximale Verfahrgeschwindigkeit beträgt bis zu fünf Meter in der Sekunde, die Wiederholgenauigkeit liegt bei ±0, Millimeter. Sie kann eine maximale Last von Kilogramm aufnehmen. Optional stattet IEF das System mit integrierten induktiven Endlagenschaltern aus. Der Grundkörper zeichnet sich durch eine hohe Biege- und Torsionssteifigkeit aus. Damit können Konstrukteure große Spannweiten umsetzen – das ist insbesondere beim Aufbau von Portalsystemen von Vorteil. Und selbst bei hohen Belastungen und großen Hüben sind keine zusätzlichen Stützkonstruktionen erforderlich. Anwender sparen deutlich Kosten und können das System schneller aufbauen als vergleichbare Lösungen. Motoren können über 8 unterschiedliche Varianten an das Modul / angebaut werden – sechs Möglichkeiten mit Riemenvorgelege, zwei mit direktem Motoranbau über ein Planetengetriebe. Die Zahnriemenachsen von IEF lassen sich als Parallelantrieb mit 2 mechanisch synchronisierten Achsen ausführen – beispielsweise zentral über Kegelradgetriebe. Die Verwendung eines Kegelradgetriebes bietet sich speziell bei größeren Achsabständen an. Zum Einsatz kommt das neue Modul / beispielsweise im Sondermaschinenbau. Es eignet sich insbesondere für die Kommissionierung von Europaletten. Eine weitere denkbare Aufgabe ist der Einsatz als Beladehandling von Werkzeugmaschinen.

IEF-Werner entwickelt für Kunden individuelle Lösungen – zum Beispiel ein Palettiersystem, das aus einem Be- und einem Entladesystem besteht. Das Besondere: Über RFID-Tags werden die Trays, über Barcode die darin befindlichen Produkte mit einem MES-System abgeglichen. Dies stellt sicher, dass bei verschiedenen Produkten immer die richtigen Teile dem Prozess zu- und abgeführt werden. Zwischenablagen, fehlerhafte Produkte und leere Trays puffert die Maschine, um sie für den verketteten Vorgang bereitzustellen – eine wirtschaftliche Lösung, die ein Anwender bereits erfolgreich einsetzt.

Eine schnelle und zuverlässige automatisierte Be- und Entladung von Produkten aus Ladungsträgern für die Montage von Baugruppen spielt in vielen Betrieben in der Automobil-, Pharma-, Elektronik- oder Medizintechnik eine große Rolle. So können Firmen wirtschaftlich arbeiten – insbesondere in der Serienfertigung hoher Stückzahlen. Mit leistungsstarken Palettierlösungen erreichen Anwender bei ihren Prozessen eine hohe Effizienz. Ebenso stellen sie die Bereitstellung der Bauteile sicher, da keine manuellen Fehler auftreten können. Die IEF-Werner GmbH bietet Palettiersysteme und legt dabei viel Wert auf kurze Taktzeiten und hohe Zuverlässigkeit. Auf individuelle Vorgaben gehen die Ingenieure mit ihren Anlagen explizit ein. „Wir haben für einen Kunden eine äußerst wirtschaftliche Lösung entwickelt, die aus einem Be- und Entladesystem besteht“, berichtet Stefan Deck, Geschäftsführer bei IEF-Werner. In dieser konkreten Anwendung sollten plattenförmige Produkte mit den Maßen 310 x 410 Millimeter und Stärken von 0,1 bis 1,5 Millimetern aus Trays entnommen und für die weitere Verarbeitung einer Fördertechnik zugeführt werden. Die Platten bestehen aus Aluminium oder aus Kupferlegierungen und besitzen verschiedene Strukturen. Damit sind sie auch unterschiedlich schwer. „Wir haben also verschiedene Produkte, die von der Anlage je nach Auftrag sicher gehandhabt und erkannt werden müssen“, erklärt Deck.

Sicherheit steht ganz oben

Bis zu zehn in Form, Material und Gewicht gleiche Platten befinden sich jeweils in einem Kunststoff-Tray. Damit die Produkte nicht zusammenhaften, liegen Zwischenlagen aus antihaftbeschichtetem Kunststoff dazwischen. „Die Aufgabe bestand nun darin, die Produkte zu vereinzeln, lagerichtig aus den Trays sowie dem Prozess zu entnehmen, auf Richtigkeit zu prüfen und der weiteren Verarbeitung zuzuführen“, beschreibt Deck.

Der Bediener nimmt einen Wagen, auf dem mehrere beladene Kunststoff-Trays gestapelt sind, und schiebt ihn in das Beladesystem. Beladen wiegen die Wagen bis zu 150 Kilogramm. Damit der Fertigung die richtigen Produkte zugeführt werden, ist jeder Tray mit einem RFID-Tag versehen. Es sollten sich in jedem Ladungsträger auch nur sortenreine Produkte befinden – „aber sich ganz sicher sein kann man da eben nicht“, sagt Deck. Deshalb ist auf jeder Platte ein Barcode auf der Ober- und/oder Unterseite aufgedruckt, der nach der Entnahme aus dem Tray gescannt wird.

Die Hubachse nimmt mit ihrem adaptierten Palettengreifer das oberste Tray aus dem Wagen und fährt damit zu einem Transponder, der den RFID-Tag liest. Stimmen die Daten, entnimmt die Handlingeinheit das oberste Produkt aus dem Tray. Ein Scanner liest den Barcode, Sensoren messen zusätzlich die Dicke. Die Daten gleicht die Anlage mit dem Auftrag im betreiberseitigen Manufacturing Execution System (MES) ab. Danach legt die Handlingeinheit die Platte auf das Transportband. Falls notwendig wird dieses dabei gedreht. Was aber, wenn die Infos auf dem Barcode nicht mit den Daten im System übereinstimmen? „Dann erfolgt ein Signal wie auch eine Warnmeldung an das Bedienpersonal mit entsprechender Aufforderung zum manuellen Eingriff und zur Überprüfung. Damit die Zwischenlagen nicht am Produkt haften bleiben, erfolgt während dem Entnehmen aus dem Tray parallel ein Luftimpuls aus einem Abblasrohr. Diese Zwischenablagen transportiert der Greifer dann in den dafür vorgesehenen Speicher, die leeren Trays in dessen Pufferspeicher.

 „Die Vorteile dieses Konzepts zeigen sich besonders bei verketteten Anlagen und Prozess-Schritten“, sagt Deck. „Denn gerade hier müssen die richtigen Komponenten schnell und präzise bereitgestellt werden, damit sie anschließend in vorgegebener Lage den weiteren Bearbeitungsschritten zu- und abgeführt werden können.“ Mit dieser Lösung ermöglicht IEF-Werner eine effiziente Produktionsautomatisierung, die ja immer mehr zum entscheidenden Wettbewerbsfaktor wird.

Die Anforderungen an die Sauberkeit von Lineareinheiten sind in den vergangenen Jahren deutlich gestiegen – insbesondere bei Anwendern aus der Pharma- und Medizintechnik. Hier stellen diese Komponenten in einer immer saubereren Umgebung Bauteile für die Produktion zur Verfügung oder nehmen sie für weitere Bearbeitungsschritte wieder auf. „Je nach Applikation konnten wir mit unseren Achsen bisher eine Reinraumtauglichkeit zwischen ISO-Klasse 6 und 8 umsetzen“, erläutert Thomas Hettich, Produktmanager bei der IEF-Werner GmbH. „Um diese deutlich zu verbessern, haben wir ausgewählte Lineareinheiten aus unserem Programm mit einer Metallbandabdeckung ausgestattet, um ein möglichst großes Anwendungsspektrum abbilden zu können.“ Dabei handelt es sich um den Spindelantrieb der Baureihe profiLINE 70 MB, die Zahnriemenantriebe Modul 65/15 MB und 115/42 MB sowie die Direktantriebe euroLINE 140 und 200. Die Metallbandabdeckung besteht aus korrosionsbeständigem Stahl mit glatter, leicht zu reinigender Oberfläche. Mittels Magnetleiste wird sie auf Position gehalten und an der Endplatte oder an die Umlenkköpfe geklemmt. Das Metallband lässt sich einfach tauschen, ohne funktionsrelevante Bauteile demontieren zu müssen.

„Die Abdeckung kapselt die Lineareinheit. Deshalb gelangen kaum Partikel in die Achse, noch sondert sie signifikant Partikel an die Umgebung ab“, beschreibt Hettich. Damit können Anwender diese Linearantriebe nun auch in Reinräumen nach ISO 14644-1 von Klasse 1 bis 8 und nach GMP-Standard für Pharma- und Medizintechnik einsetzen. Das hat das Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung (IPA) geprüft und nach DIN EN ISO 14644-1 zertifiziert. „Die Achsen eignen sich auch für Lackierstraßen oder für staubige Umgebungsbedingungen. Das heißt: In allen Applikationen, in denen bewegte Teile abgedeckt werden müssen“, erklärt Hettich.

Damit der Anwender nicht nur einzelne Achsen verbauen kann, hat IEF-Werner die profiLINE 70 MB und die Module 65/15 MB und 115/42 MB zur gleichen Zeit auf den Markt gebracht. So lassen sich Einzelachsen zu Mehrachssystemen mit Metallbandabdeckung zusammenstellen.

Alle hier beschriebenen Lineareinheiten führt der Automatisierungsspezialist je nach Applikation optional auch mit einer Absaugung aus. Die Baugruppe ist mit mehreren Anschlussmöglichkeiten verfügbar. „Damit können wir zum einen Partikel von der Achse absaugen, zum anderen frische Luft als Sperrluft hineinblasen, um das Eindringen von Stäuben zu verhindern. Das bietet sich etwa bei Lackierstraßen an“, beschreibt der IEF-Experte. Die Absaugung lässt sich einfach handhaben, erfordert nur wenig Leistung und der Anwender kann diese auch für ein Dreiachs-System einsetzen.

Der Spindelantrieb profiLINE 70 MB erreicht ohne Absaugung bei einer Geschwindigkeit von 0,2 m/s die Reinraumklasse 6. Mit Absaugung erfüllt er bei gleicher Geschwindigkeit die Anforderungen an ISO-Klasse 1. Die Zahnriemenantriebe Modul 115/42 MB und 65/15 MB können beispielsweise ohne Absaugung bei einer Geschwindigkeit von 0,5 m/s bis ISO-Klasse 5 verwendet werden – mit Absaugung bis Klasse 1.

Das vom IPA ausgestellte Zertifikat mit Beschreibung der Versuchsbedingungen und dem jeweiligen Achsaufbau ist unter https://www.ief.de/produkte/komponenten/linearantriebe/metallbandabdeckung/ abrufbar.

Sechs Bearbeitungsschritte auf engstem Raum

Für die Herstellung von Sensoren müssen verschiedene Einzelteile schnell zugeführt und in insgesamt sechs Arbeitsschritten nacheinander präzise montiert werden. Dafür entwickelte die IEF-Werner GmbH ein 18-Achs-Positioniersystem, das die verschiedenen Bauteile dem Sensor zuführt. Durch das kundenseitig vorgegebene Maschinenlayout, stand nur wenig Bauraum zur Verfügung. Die Techniker setzen deshalb als Basis auf einen Direktantrieb (Linearantrieb mit Linearmotor). Damit lassen sich mehrere Schlitten platzsparend auf einer Achse verfahren.

Furtwangen, 06.07.2020 – Die Aufgabe war klar definiert: Für die Herstellung von Sensoren innerhalb einer Fertigungslinie müssen verschiedene Einzelteile schnell zugeführt und nacheinander präzise montiert werden, um sie als fertige Baugruppe in kurzer Taktzeit der weiteren Produktion wieder zuzuführen. Dazu werden verschiedene Bauteile je nach Bearbeitungsschritt einzeln zugeführt und in sechs Bearbeitungsschritten wie Pressen, Schrauben oder Kleben zu fertigen Baugruppen montiert. „Viel Platz stand uns nicht zur Verfügung – das geforderte Handlingsystem sollte in einer kundenseitig vorgegebenen Zelle untergebracht sein“, berichtet Andreas Hirt, Vertriebsmitarbeiter im Bereich Linearachsen bei IEF-Werner „Mit diesen Anforderungen kam der Kunde auf uns zu.“

Mit Direktantrieb kompakter bauen

Zuerst sahen die Techniker für jede Station ein eigenständiges X-Y-Z-Handling vor. „Das ursprüngliche Konzept sah sechs separate 3-Achssysteme auf Basis von Spindelantrieben vor“, sagt Andreas Hirt. Doch diese Lösung hätte speziell in der Materialflussrichtung (X-Achse) zu groß gebaut. Die Ingenieure kamen auf eine andere Idee: Mit einem Direktantrieb als X-Achse können auf einem einzelnen Achsgrundkörper die benötigten sechs Schlitten untergebracht werden. Dies macht das ganze System deutlich kompakter – genau ausreichend für die vorgegebene Zelle, ohne dass das System dabei an Präzision verliert.

Die IEF-Ingenieure entwickelten ein Positioniersystem mit insgesamt 18 Achsen. Für die X-Achse kommt nun eine Lineareinheit der Baureihe euroLINE zum Einsatz. Bei diesem einbaufertigen System ist der Antrieb mit einem eisenbehafteten Linearmotor und einem optischen Absolutwertmesssystem ausgestattet. Dadurch wird eine Referenzierung überflüssig. Die Wiederholgenauigkeit liegt bei ± 5 Mikrometer und die Geschwindigkeit bei bis zu fünf Metern in der Sekunde. Der Hub der Lineareinheit beträgt 2.457 Millimeter.

Für die Y- und die Z-Achsen verbauten die IEF-Techniker Spindelachsen der Baureihe profiLINE. „Die spindelgetriebenen Linearschienen mit Kugelumlaufeinheiten eignen sich hervorragend zum präzisen Handhaben von Kleinteilen“, erläutert Andreas Hirt. Da der Kunde mit einer Steuerung des Anbieters Siemens arbeitet, wurden die Spindelantriebe der Baureihe profiLINE mit Siemensmotoren ausgerüstet. Ebenfalls wurde die Anbindung des Linearmotors euroLINE an die vorgegebenen Steuerungskomponenten über entsprechende Anschlussleitungen sichergestellt. Dies ist eine Besonderheit des Automatisierungsspezialisten: Sie vertreiben nicht nur Lösungen mit eigenen Motoren, sondern setzen auf Kundenwunsch auch Fremdgeräte ein. „Um mit dem System das kundenseitig geforderte Sicherheitslevel zu erreichen, wurde der Linearmotor zudem mit einem speziellen Absolutwertgeber ausgestattet, welcher den Betrieb für sicher begrenzte Geschwindigkeit erlaubt“, sagt Andreas Hirt.

Um eine maximale Flexibilität beim Achssystem zu erreichen und den vorhandenen Hub vollständig nutzen zu können, setzten die Entwickler keine Energieketten ein. „Wir hätten sie seitlich an den Stationen anbringen müssen. Das hätte die Bewegungsfreiheit eingeschränkt und unnötig Platz in Anspruch genommen“, sagt Andreas Hirt. Deswegen werden die Kabel zentral nach oben abgeführt.

Gleicher Aufbau, geringerer Konstruktionsaufwand

Andreas Hirt zeigt auf die Zelle, in der das 18-Achs-Positioniersystem untergebracht ist. „Jede Station ist gleich aufgebaut, das wirkt sich positiv auf den Konstruktionsaufwand aus“, erläutert er. Die Bauteile werden je nach Bearbeitungsschritt einzeln den Stationen zugeführt und dort zu Baugruppen montiert. An der letzten Station wird ein Deckel aufgeklebt. Der Verfahrbereich pro Station beträgt 150 x 510 x 80 Millimeter, die Verfahrzeiten für die verschiedenen Bearbeitungsschritte liegen je nach Aufgabe bei vier bis acht Sekunden, und das Gewicht der zu bewegenden Masse an der Z-Achse liegt bei bis zu fünf Kilogramm. Über ein Kamerasystem wird die Qualität der einzelnen Schritte kontrolliert. „Mit dem 18-Achs-Positioniersystem haben wir sechs Handhabungsprozesse auf engstem Bauraum realisiert, welche schnell und präzise ausgeführt werden können“ beschreibt Andreas Hirt das Ergebnis.

Wandlungsfähig: Eine Servopressmaschine wird zur „Servomess“-Maschine

Eine Servopressmaschine wird zur „Servomess“-Maschine.

Seit einigen Jahren ist IEF-Werner dafür bekannt Servopressen herzustellen, die allerhöchste Genauigkeitsansprüche erfüllen. Basis hierfür sind optimal abgestimmte Komponenten, wie die speziellen Präzisionsführungen oder der steife C-Rahmen aus Werkzeugstahl. Genau diese Eigenschaften sind es, die auch industrietaugliche Höhenmessgeräte benötigen. Ein glücklicher Umstand, denn so konnte IEF für die Bürkert Werke GmbH aus Ingelfingen bei Heilbronn eine knifflige Montageaufgabe einfach lösen. Dabei wurde aus der Servopressmaschine die „Servomess“-Maschine.

Furtwangen, .. – Es zeichnet sich ein Trend in der Fertigungs- und Montagebranche ab: Viele Hersteller verschieben qualitätsbestimmende Faktoren weg von der spanenden Fertigungs- hin zur Montagegenauigkeit. „Dies gilt vor allem für Produkte, die immer weiter verkleinert werden“, sagt Frank Neugart, Produktmanager bei der IEF-Werner-GmbH in Furtwangen. Prinzipiell stellen Fertigungstoleranzen bei der Skalierung von Produkten nach oben keine nennenswerte Herausforderung dar. Wenn es jedoch darum geht, Produkte immer kleiner und kompakter zu gestalten, spielen sie eine sehr große Rolle. Wo früher auf Anschlag montiert wurde, erschweren nun minimale Ungenauigkeiten diese bewährte Montagemöglichkeit. Zwar lassen sich Toleranzgrenzen durch eine Auswahl geeigneter Präzisionsfertigungsverfahren gut optimieren. Das führt jedoch in den allermeisten Fällen zu inakzeptablen Produktionskosten. Industrie 4.0 kann hier effiziente Lösungen anbieten. Denn diese Vision ist in der Fertigungs- und Montagebranche schon lange kein Fremdwort mehr. Konkret geht es dabei um dynamisch angepasste Montageprozesse. „Dynamisch“ bedeutet in diesem Zusammenhang, verschiede Produktionsparameter während der Produktion ständig an die aktuellen Gegebenheiten anzupassen. Ein darauf spezialisiertes Kommunikationssystem erfasst individuelle Messdaten, verarbeitet diese blitzschnell und passt die damit verbundenen Prozesse dynamisch an. „Unsere Servopresse nutzt die Ergebnisse der Messstation zur Offset-Korrektur“, berichtet Neugart. Jeder Montageprozess ist anders, somit ist jedes Produkt ein präzises Unikat.

Diese Genauigkeit fordert auch die Bürkert Werke GmbH aus Ingelfingen bei Heilbronn bei der Herstellung von kompakten Magnetventilen. „Es kommt besonders darauf an, dass die Abstände exakt eingehalten werden, die zum vollständigen Öffnen und zum sicherem Verschließen der Ventile nötig sind“, erklärt Ottmar Müller, Serienanlaufmanager bei Bürkert Werke. Magnetventile bestehen aus vielen kleinen Komponenten. Die funktionalen Bauteile haben meistens so komplexe Formen, dass sie sich mit herkömmlichen spanenden Fertigungsverfahren nicht wirtschaftlich herstellen lassen. Deshalb kommen nur Spritzgussteile aus Kunststoff in Frage. Mit dem Spritzgießen lassen sich Genauigkeiten von bis zu 1/ Millimeter erreichen. Wenn es jedoch genauer werden soll, ist zusätzliche Aufmerksamkeit auf den Montageprozess zu legen. Die Entwickler von IEF-Werner haben sich dieser Aufgabe angenommen und den Montageprozess bei Bürkert optimiert. Zu diesem Zweck wurde die vorhandene Präzisionspresse aiPRESS mit einer zusätzlichen Servopresse ausgestattet. Diese wird jedoch nicht zum Fügen der Bauteile benutzt, sondern zum individuellen Ausmessen der Höhentoleranzen. Die „messPRESS“, wie die Maschine von den Schwarzwälder Ingenieuren liebevoll genannt wird, nutzt dabei den präzisen Aufbau des Grundsystems, die standardmäßig vorhandenen Messgeräte für Kraft und Weg sowie die patentierte Positionierungs- und Antastfunktion. „Lediglich einen pneumatischen Miniaturhubzylinder mussten wir in die Teileaufnahme integrieren“, erklärt Neugart. „Dieser Hub sorgt dafür, dass die oberen und unteren Messpunkte ermittelt werden können. Die Differenz daraus entspricht der Bauteilhöhe auf fünf Mikrometer genau.“ Der Messvorgang lässt sich über Parameter speziell anpassen. Der Anwender kann zum Beispiel die Antastkraft oder die Anzahl, wie oft gemessen werden soll, angeben. Die zweite Maschine, die für das Fügen auf die Zielposition zuständig ist, wurde mit der „messPRESS“ verkettet. Nachdem das Messergebnis ermittelt ist, erfolgt die Verrechnung der Daten sowie die Anpassung des Fügeprozessprogramms, das auf der Festplatte der Pressmaschine abgelegt ist. In dieser Zeit entnimmt der Bediener das Bauteil aus der Messvorrichtung und legt es, zusammen mit weiteren Teilen, in die Montagevorrichtung der Servopresse ein. Danach erfolgt die Ausführung des dynamisch angepassten Fügeprozessprogramms. „Die Ergebnisse sind perfekt und ermöglichen eine prozentige Qualitätskontrolle“, erläutert Müller. Nun arbeiten die IEF-Entwickler daran, das Konzept des dynamisch angepassten Fügeprozesses als Erweiterungsmodul für alle IEF-Servopressen zukünftig ihren Kunden anbieten zu können.