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Der Konstrukteur 09/2022

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Der Konstrukteur 09/2022

KONSTRUKTIONSELEMENTE 03

KONSTRUKTIONSELEMENTE 03 04 an Wartungsaufwand. Die Linearführungen für diese Achsen fanden die Konstrukteure bei NSK. Kernkomponente ist die von NSK entwickelte K1-Schmiereinheit. TITELSTORY PRODUKTE UND ANWENDUNGEN WIR GARANTIEREN EINE HOHE TECHNISCHE VERFÜGBARKEIT Unsere Anlagen arbeiten im 24/7-Betrieb und erreichen damit pro Jahr bis zu 30 Millionen Zyklen. Das erfordert Komponenten, die mit sehr geringem Wartungsaufwand rund um die Uhr laufen. CHRISTIAN PUCHER, Teamleiter Entwicklung mechatronische Komponenten im Geschäftsfeld Automation, Stiwa Group, Attnang-Puchheim, Österreich EIGENER STANDARD FÜR ANTRIEBSKOMPONENTEN DEFINIERT Bei dieser Schmiereinheit ist das Öl in eine Trägersubstanz inkorporiert, die den Schmierstoff sukzessive abgibt. Ein Nachschmieren ist damit je nach Anforderung nicht erforderlich, und eine Überschmierung kann zuverlässig ausgeschlossen werden. Konstrukteur Alexander Werner: „Genau diese Eigenschaften – und natürlich höchste Genauigkeit und Qualität – brauchen wir für unsere Antriebskomponenten.“ Wie bei Stiwa üblich, wurden die Komponenten zunächst im eigenen Labor umfassend getestet – einschließlich eines Lebensdauertests –, bevor sie zum ersten Mal in einer Automatisierungsanlage zum Einsatz kamen. Die Tests verliefen ebenso erfolgreich wie die Praxiseinsätze – bis heute. Christian Pucher: „Wir haben die NSK-Lineareinheiten mit den K1-Schmiereinheiten in unseren Standard für Antriebskomponenten übernommen.“ Die Stiwa-eigene Spezifikation gilt nicht nur für die Linearführungen der NH/ NS-Serie in den Baugrößen 15, 25 und 35 mit K1- Schmiereinheiten. Auch die Miniatur-Linearführungen für pneumatische Achsen kommen aus dem NSK-Programm. Das gleich gilt für Kugelgewindetriebe mehrerer Baureihen, zumeist in den Baugrößen 25 und 32 mit verschiedenen Steigungen – als Standard- und Präzisionsspindeln. Auch sie sind – als Option – mit den K1-Schmiereinheiten ausgerüstet. EIN VORTEIL AUCH IN SACHEN NACHHALTIGKEIT Diese Linearachsen passen hier perfekt zum Anforderungsprofil, weil die Anlagen von Stiwa zumeist im Dreischichtbetrieb mit sehr kurzen Taktzeiten arbeiten – und dass möglichst ohne Nachschmierung und über lange Zeiträume. Der Verzicht auf das Nachschmieren hat auch den Vorteil, dass die Sauberkeit gewährleistet ist, die in einigen Anwendungsbereichen der Anlagen – unter anderem in der Medizintechnik – ebenfalls gefordert wird. Zudem ist es ein Pluspunkt in Sachen Nachhaltigkeit, wenn kein Schmierstoff an die Umgebung abgegeben wird. 50 DER KONSTRUKTEUR 2022/09 www.derkonstrukteur.de

KONSTRUKTIONSELEMENTE 05 06 STANDARDANTRIEBE UND SONDERPROJEKTE Neben den Standard-Linearantrieben bezieht Stiwa auch Sonder-Antriebslösungen von NSK – Engineering inclusive. Andreas Werner, Projektierung Sondermodule im Geschäftsbereich Automation, nennt ein Beispiel aus der Automobilzulieferindustrie: „Unsere Aufgabe bei diesem Projekt bestand darin, eine voll automatisierte End-of-Line-Prüfstation zu entwickeln. Weil die Prüfungen mehr Zeit erfordern als der gesamte Montagezyklus, mussten wir mehrere Stationen vorsehen, die im Takt bestückt werden – mit geringstmöglichen Totzeiten.“ GESUCHT: LINEARFÜHRUNGEN FÜR 11 METER LANGE ZAHNRIEMENACHSE Die Stationen sind deshalb auf einer Strecke von knapp 11 m angeordnet. Die Beschickung und Entnahme erfolgt über eine Zahnriemenachse, die über den Stationen angeordnet ist. Die Linearführungen aus der NH-Serie mit zwei Schienen und vier Wagen sorgen für eine hohe Positionier- und Wiederholgenauigkeit von ± 0,15 mm bei einer maximalen Verfahrgeschwindigkeit von 5 m/s. Da alle Stationen wechselweise bestückt werden, sind die Taktzeiten sehr kurz. ANSPRUCHSVOLLES ENGINEERING-PROJEKT: LINEARFÜHRUNG MIT KERAMIKKUGELN Projekte wie dieses werden in enger Abstimmung mit dem NSK- Engineering im European Technology Center (ETC) in Ratingen geplant. Die NSK-Ingenieure entschieden sich hier für eine Sonder-Linearführung aus dem NH-Programm mit Keramikkugeln. Diese Lösung bietet den Vorteil, dass die bewegte Masse der Kugeln geringer ist. Das wiederum bedeutet, dass die Umlenkkappen der Führungen bei den hohen Geschwindigkeiten weniger stark beansprucht werden. Das steigert die Lebensdauer der Linearführungen. Christian Pucher: „Natürlich möchten wir möglichst unsere Standard-Antriebslösungen verwenden. Aber in Fällen wie diesen sind Sonderlösungen einfach besser.“ Aus Sicht von NSK ist eine solche Lösung nicht trivial: Weil die Federwirkung von Keramik geringer ist als die von Stahl, muss die Vorspannung entsprechend angepasst werden. Die Erfahrung mit Keramikkugeln sowohl bei Wälzlagern als auch bei Linearführungen ermöglichte hier aber schnell eine Lösung, die in der Praxis überzeugt. Das gilt nicht nur für die Antriebskomponenten, sondern für die gesamte Anlage. Andreas Werner: „Genau das ist unsere Kernkompetenz: Wir entwickeln hoch automatisierte Lösungen für die ´bottlenecks´ in der Produktion unserer Kunden.“ Dass diese Lösungen hoch produktiv und absolut wettbewerbsfähig sind, beweist Stiwa übrigens im eigenen Hause: Das Unternehmen bietet auch die Lohnfertigung von Komponenten an – natürlich mit eigenen Anlagen. TESTS MIT NEUER SCHMIEREINHEIT So zufrieden die Stiwa-Konstrukteure mit der K1-Schmiereinheit auch sind: Aktuell testen sie im Labor ein Alternativsystem – die K1-L als Nachfolgerin. Diese Weiterentwicklung unterscheidet sich von der K1 durch ein neues Trägermedium auf Polyolefinbasis, das die Speicherung eines größeren Ölvorrates erlaubt. Insgesamt konnte der Ölanteil im Trägermedium auf 85 % gesteigert werden. Damit verdoppelt sich im Vergleich zur K1 die Lebensdauer. Außerdem ist die dynamische Reibung geringer, somit steigert sich die Energieeffizienz – ein Vorteil in Sachen Nachhaltigkeit. All das sind Eigenschaften, die bestens zum Anforderungsprofil des Spezialisten passen. Bilder: 01 + 02 Stiwa, 03 + 04 NSK, 05 Stiwa, 06 NSK, Autorenfoto NSK www.nskeurope.de 03 Zum Einsatz kommen NSK-Linearführungen der NH/ NS-Serie mit K1-Schmiereinheit 04 Zum Antriebsbaukasten gehören auch NSK-Kugelgewindetriebe mit K1-Schmiereinheit 05 Bei der 11-Meter-Sonderachse, die Stiwa für eine vollautomatisierte End-of-Line-Prüfanlage projektierte, kommen NSK-Linearführungen mit Keramikkugeln zum Einsatz 06 Aktuell testet Stiwa die von NSK weiter entwickelten Schmiereinheiten mit der Bezeichnung K1-L, die eine Speicherung eines größeren Ölvorrates erlaubt www.derkonstrukteur.de DER KONSTRUKTEUR 2022/09 51

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