Pneumatik: Zuverlässiger Antrieb für mannlose Schichten

Schwerlast ohne Stütze

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Kolbenstangenlose pneumatische Linearantriebe mit Schwerlastführung machen bei den Eco-Tower-Speicher- und -Zuführsystemen von Lang Technik zusätzliche Führungen überflüssig. Zuverlässig lässt sich so das Werkstückhandling automatisieren.

Als Günter Lang, Inhaber der Lang Technik GmbH aus Neuhausen/Fildern, an die Konstruktion seines Werkstückspeicher- und Zuführsystems Eco-Tower ging, standen Sicherheit im automatisierten Betrieb, günstiger Preis sowie einfacher technischer Aufbau im Vordergrund. Mit der Erfahrung des Lohnfertigers wusste er, dass im globalen Wettbewerb nur bestehen kann, wer seine Maschinenkapazitäten möglichst rund um die Uhr auslastet.

„Erst das automatisierte und vor allem zuverlässige Werkstückhandling macht mannlose Schichten möglich, doch bei Bedarf sollen die Maschinen auch uneingeschränkt manuell bedient werden können“, berichtet Lang. Der gewendelt ausgeführte Speicherturm des Eco-Tower nimmt deswegen unbearbeitete Werkstücke auf, bereits aufgespannt, und fördert sie automatisch zum Bearbeitungszentrum. Dennoch ist das System so flexibel, dass es ein Mitarbeiter problemlos in eine Parkposition schieben und so ohne Behinderung manuell an der Werkzeugmaschine arbeiten kann.
Bei der Antriebswahl für das automatisierte Werkstückhandling entschied sich der Neuhausener Maschinenbauer für pneumatische Linearantriebe der Hoerbiger-Origa GmbH aus Filderstadt. „Durch das Handlingsystem kommen Mensch und Maschine in Interaktion, so dass die Sicherheit höchste Priorität erhält“, erläutert der Firmenchef. Pneumatische Antriebe böten hier entscheidende Vorteile, weil die Kraft, mit der Bewegungen stattfänden, durch Zylindergröße und Druck exakt definiert und nicht verstellbar sei. „Es entfallen alle Sicherheitsvorrichtungen, die üblicherweise für andere Antriebsarten zwingend vorzusehen sind.“ So könne man ein einfaches und sicherheitstechnisch exakt einstellbares Handlingsystem aufbauen. „Gleichzeitig wird dieses dadurch weit kostengünstiger als etwa der Einsatz eines Knickarm-Roboters.“
Für pneumatische Linearantriebe im Zuführsystem spricht auch deren einfacher technischer Aufbau sowie die geringen Anforderungen an die innerbetriebliche Infrastruktur. „Druckluft ist in jedem Betrieb vorhanden“, fährt Lang fort. Und die verwendeten Endlagenschalter und Ventile seien so einfach aufgebaut, dass Wartung und Instandsetzung ohne Fremdhilfe in jedem Betrieb selbst ausgeführt werden könnten. „Das reduziert die Betriebskosten.“
Speziell die kolbenstangenlosen Linearantriebe, insbesondere in Verbindung mit der Schwerlastführung HD, überzeugten Lang durch die Kombination von Präzision und hoher Tragkraft. „Die extrem hohe Steifigkeit der Hoerbiger-Origa-Systeme – selbst bei hohen Momenten, wenn unsere Greifer unter Last ganz ausgefahren sind – macht Abstützungen überflüssig“, betont Günter Lang. Werkstücke mit einer Masse von 40 kg ließen sich so ohne Durchbiegung der frei ausfahrenden Greifer handhaben.
Die Schwerlastführung HD ist eine Standardkomponente aus dem System-Plus-Produktprogramm des Filderstädter Antriebstechnik-Spezialisten. Sie zeichnet sich durch eine integrierte, 4-reihige Kugelumlaufführung aus, die auf hohe Last ausgelegt ist. Geschliffene und gehärtete Führungsschienen aus Stahl sollen Präzision auch unter hohen Belastungen in allen Richtungen ermöglichen. Durch die bereits integrierten Führungen können diese kolbenstangenlosen Pneumatikzylinder nach Angaben von Hoerbiger-Origa auch bei Momenten bis 1400 Nm und Lasten bis zu 1,8 t Masse ohne zusätzliche Führungen eingesetzt werden. Der Konstrukteur kann so auf eigenständige Führungen verzichten.
Die Kassetten der Kugelumlaufführung sind durch integrierte Abstreifer zusätzlich geschützt, so dass die Pneumatik-Linearantriebe auch in der rauen Umgebung eines zerspanenden Betriebs problemlos eingesetzt werden können. In der Standardausführung liefern die Filderstädter die Pneumatikzylinder mit variablen Hublängen bis 3700 mm, ausgelegt für maximale Geschwindigkeiten bis 5 m/s. Unterschiedliche Endlagepositionen lassen sich über verschiebbare Anschläge einstellen, die in seitlichen Nuten angebracht sind und sich über Stoßdämpfer für definierte, reproduzierbare Endlagen eignen – was für Prozesssicherheit und Positioniergenauigkeit wichtig ist.
Zum horizontalen Verfahren der gesamten Zuführeinheit wird ein weiterer kolbenstangenloser Pneumatik-Linearantrieb eingesetzt. Auch hier lässt sich der Hub über einstellbare Stoßdämpfer in den beiden Endlagen präzise begrenzen. Zudem nehmen sie die kinetische Energie auf, so dass sich das Werkstückhandlingsystem mit rund 180 kg Masse sanft und prozesssicher verzögern lässt. Mit Hilfe eines zusätzlichen Normzylinders fährt das Zuführsystem beim Aufnehmen der unbearbeiteten Werkstücke zwischen den beiden Endlagen eine dritte Position definiert und reproduzierbar an.
Eine integrierte kompakte Druckluftwartungseinheit schließlich ist speziell auf hohe Durchflusswerte ausgelegt und stellt für das Handlingsystem zwei verschiedene Drücke bereit. Diese Einheit und auch die eingesetzte Ventilinsel sind ebenfalls Standardkomponenten aus dem Hoerbiger-Origa-Programm. Sie werden laut Anbieter entsprechend den Anforderungen völlig anschlussfertig vorkonfektioniert, mit den geforderten Ventilfunktionen ausgerüstet und zusammen mit Schnellentlüftungsventilen, Drosselventilen sowie Verschraubungen und Steckverbindungen aus einer Hand als Paketlösung geliefert. dk

globalisierung
Um dem globalen Wettbewerb standzuhalten, müssen vor allem die Möglichkeiten der Automatisierung ausgeschöpft und vorhandene Maschinenkapazitäten so weit wie möglich ausgelastet werden. Wer bei der Automatisierung auf technisch einfache Komponenten setzt, profitiert von zuverlässigen Systemen, die er selbst leicht warten kann.

Das Eco-Tower- System

Das flexibel einsetzbare Werkstückspeicher- und Zuführsystem Eco-Tower ermöglicht den Betrieb von Bearbeitungszentren rund um die Uhr ohne zusätzliche Personalkosten. Es erlaubt nicht nur eine mannlose zweite und dritte Schicht, sondern entlastet auch den Maschinenbediener in der Normalschicht. Trotzdem erhält Eco-Tower die manuelle Bedienbarkeit der Maschinen.
Der gewendelt ausgeführte Speicherturm nimmt unbearbeitete Werkstücke auf und lagert sie bereits aufgespannt zwischen. Die von Lang entwickelten Zentrierspanner Makro Grip ermöglichen eine Rundum-Bearbeitung. Ein Vertikallift befördert die aufgespannten Werkstücke in den Turm, in dem sie in der Wendel nach unten zur Übergabestation rutschen. Ein Vorteil des Systems ist, dass sich der Speicher in nahezu jeder beliebigen Höhe realisieren und somit der verfügbaren Hallenhöhe anpassen lässt – bei minimalem Flächenbedarf. Der Platzbedarf für den Speicherturm und das Zuführsystem liegt bei nur 3 bis 4 m2.
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