Wiederholbare Genauigkeit

„Bei allen Projekten stehen wir mit Soga in regelmäßigem Kontakt. Dies erleichtert es bei neuen Aufträgen, unmittelbar ins Detail gehen zu können“, sagt Stöber Experte Guido Wittenauer, der Soga betreut. Wurde in der Vergangenheit die passende Motor Getriebe Kombination gesucht, haben die Antriebsspezialisten die Maschinenbauer schon oft unterstützt.

Bei diesem Projekt begann das Teamwork schon in der Angebotsphase. Gemeinsam besprachen beide Seiten die kritischen Punkte und arbeiteten diese ab. „Bevor wir loslegen konnten, validierten wir bei einem ersten Projektgespräch mögliche Komponenten und prüften sie in der konstruktiven Einbausituation“, sagt F. Gallenbach. „Wegen der Größe des Projekts mussten wir einige Anpassungen vornehmen lassen, die die Stöber Experten sehr gut umgesetzt haben.“ Denn aufgrund von Veränderungen während des Projektverlaufs variierten die Massen der teils oder komplett montierten Baugruppen. Weil sie deutlich schwerer wurden, waren die Motorkennlinien und Optimierungen der Motorcharakteristik entscheidend, um die geforderte Taktzeit erzielen zu können.

Bisher mussten Mitarbeiter die Baugruppen von Hand montieren. Das kostete Zeit und war fehleranfällig. Die neue Maschine kann dagegen ohne Zutun eines Werkers 150 Teile am Stück autonom fertigen und das mit einer reproduzierbar hohen Genauigkeit. Ein Mitarbeiter muss lediglich zu Beginn des Prozesses die Komponenten bereitstellen und die komplett montierten Muffen hinterher in den Gitterboxen abtransportieren. Wichtig bei der Entwicklung waren möglichst kurze Rüstzeiten.

Von Servomotoren bis zu Zahnstangentrieben

Herzstück der Maschine ist ein Sechsfach Greifer (Bild 2). Damit er die einzelnen Teile exakt aufnehmen kann, muss die Anlage diese präzise positionieren. Gewinderinge und Deckscheiben lagern in Magazinen im vorderen Teil der Anlage. „Für die hochgenaue Hubbewegung der Magazine haben wir unsere Servo Stirnradgetriebe mit Bremse geliefert“, sagt G. Wittenauer. Durch die Stirnradverzahnung und die reibungsarme Lagerung ist ihr Wirkungsgrad besonders hoch. Der Synchron Servomotor arbeitet wirtschaftlich und ist leistungsstark. Zudem benötigt er beim Einbau nur wenig Platz. Er bietet ein maximales Drehmoment, eine hohe Dynamik und eine geringe Drehmomentwelligkeit.

Im zweiten Teil der Anlage befinden sich die Magazine für die Gewinderinge, die 40 mm hohen Elastomer Ringe und die Deckscheiben. Ein Dreiachs Portal übernimmt diese Bauteile und richtet sie über einen Sensor auf einem Rundtisch übereinander gestapelt rotatorisch aus. „Ein Orbitalantrieb lässt den Sechsfach Greifer alle Bauteile jeglicher Größe handhaben ohne Umrüsten“, sagt der Stöber-Experte. „Für diesen Antrieb lieferten wir ebenfalls einen Synchron-Servomotor.“

Im dritten Teil der Anlage befindet sich ein weiteres Dreiachs Portal. Dieses greift sich je nach Größe der zu montierenden Muffe eine M6-, M8- oder M10-Schraube mit der dazugehörigen U-Scheibe und fördert sie zu einer Station, die beide Komponenten mit Kupfer bepastet (Bild 3). Für alle Achsen der beiden Portale lieferte Stöber Zahnstangentriebe. Bei der schrägverzahnten Baureihe ZV befindet sich die Ritzelposition entweder am Wellenende oder an der Wellenschulter. Der Zahnstangentrieb zeichnet sich durch eine spielfreie, formschlüssige Welle Nabe Verbindung aus.

Angebaut ist er an einen Stöber Getriebemotor. Ein von Soga entwickeltes Schraubportal nimmt die bepastete Schraube und dreht sie in die aus Gewinde und Deckscheibe sowie dem Elastomer Ring bestehende Baugruppe. Dabei muss sie aufgrund des Kunststoffs schwankende Kräfte überwinden können. „Für diese Aufgabe kommt unser encoderloser Lean Motor zum Einsatz“, sagt G. Wittenauer. Denn für diese Anwendung sind hochdynamische Motorregelungen erforderlich. Mit dem Lean Motor lassen sich Drehzahl und Drehmoment stufenlos vom Stillstand bis zur Maximaldrehzahl bei voller Drehmomentkontrolle einstellen. Die kompakte Lösung ist bei gleicher Leistung leichter, kleiner und mit der Klassifizierung IE5 energieeffizienter als ein Asynchronmotor. Gleichzeitig ist sie günstiger und robuster als ein Standard Servomotor. Das Schraubsystem kann der Schweizer Armaturenhersteller einfach auf die unterschiedlichen Schraubköpfe umrüsten.

Ein Drehtisch führt nun die komplett montierte Baugruppe zur Entnahmestation. Auch hier verbaute Soga einen Zahnstangenantrieb. G. Wittenauer: „Weil die teil oder komplett montierten Baugruppen sowohl bei der Entnahmestation als auch schon bei den Dreiachs Portalen relativ schwer sind, galt es, diese so auszulegen, dass sie auch die hohen Massen dynamisch bewegen können.“ Die Entnahmeeinheit führt zum Schluss das Bauteil noch einem Beschriftungslaser zu. Anschließend gelangt es zur Abholung in eine Gitterbox.