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Montagetechnik

High-Speed-Montage ohne Ausfälle

| Autor/ Redakteur: Holger Rudzio / Victoria Sonnenberg

Millionen von Teilen mit Taktzeiten bis 0,5 s im unterbrechungsfreien 24/7-Betrieb zu montieren, gehört für LMZ zum Alltag. Verschleißfreie 24-V-Achsen übernehmen das Handling.

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Schunk-ELP-Linearmodule bauen sehr kompakt. In dieser Dichtheitsprüfanlage zählen zudem Geschwindigkeit und Präzision.
Schunk-ELP-Linearmodule bauen sehr kompakt. In dieser Dichtheitsprüfanlage zählen zudem Geschwindigkeit und Präzision.
( Bild: Schunk )

Dennis Lenkering ist ein Pragmatiker. Der Geschäftsführer der LMZ Lenkering Montage und Zerspanungstechnik GmbH aus Steinfeld-Mühlen vertritt eine junge Generation von Anlagenbauern, die unvoreingenommen die Vorzüge von pneumatischen und mechatronischen Komponenten kombiniert – stets auf der Suche nach der individuell besten Lösung für die jeweilige Anforderung. Die optimale Kleinteilmontage, das ist für Lenkering ein Mix aus Dynamik, Funktionalität, Energieeffizienz, Prozesssicherheit und höchstmöglicher Verfügbarkeit. „Unser Anliegen ist es, alles, was zu Störungen und damit zu Anlagenstillständen führen kann, zu eliminieren“, beschreibt Lenkering die Strategie.

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Verschleißanfällige Dichtungen von Bandzylindern stehen ebenso auf der Blacklist wie Stoßdämpfer von Linearachsen oder frei zugängliche Drosseln, die allzu gerne unsachgemäß einge- beziehungsweise verstellt werden. Montageanlagen, die bis vor wenigen Jahren fast ausschließlich von qualifizierten Fachkräften bedient wurden, stünden heute immer häufiger unter der Aufsicht von angelernten Kräften, so seine Erfahrung. Entsprechend großen Wert legt LMZ auf konstruktive Maßnahmen zur Steigerung der Prozesssicherheit.

Risiken eines Anlagenstillstands reduziert

So hat das Unternehmen spe- ziell für Montage- und Prüfanwendungen ein Maschinendesign entwickelt, das die für den Bediener zugängliche Prozessebene von der darunter liegenden Versorgungsebene und der darüber liegenden Medienebene konsequent trennt. Zudem setzt LMZ auf die Verwendung störunanfälliger Komponenten. Dazu nennt Lenkering beispielsweise die direkt angetriebenen 24-V-Linearachsen Schunk ELP. Statt wie bei pneumatischen Modulen Drosseln einzustellen oder wie bei elektrisch gesteuerten Modulen neue Verfahrsätze aufzuspielen, wird bei der Schunk ELP lediglich mechanisch die Endlage definiert und die Ein- beziehungsweise Ausfahrgeschwindigkeit an zwei Drehcodierschaltern reguliert. Alles andere übernimmt eine Auto-Learn-Funktion: Während des Einlernvorgangs wird die maximal mögliche Geschwindigkeit bei jeweils aktueller Zuladung berechnet. Abhängig vom Gesamthub beschleunigt und bremst die Einheit automatisch.

Deutlich schlanker organisierter Anlagenbau

Schläge, Schwingungen sowie eine unkontrollierte Fahrt mit Maximalgeschwindigkeit sind damit ausgeschlossen. Stattdessen fährt die Achse harmonisch und damit material- und peripherieschonend in die Endlage. Ändert sich das Teilegewicht, genügen wenige Hübe, bis die selbstständige Programmierung abgeschlossen ist. Positiver Nebeneffekt: Der Anlagenbau lässt sich deutlich schlanker organisieren, denn Ventilinseln, Verschlauchungen, Wartungseinheiten und Druckerhöher entfallen. Energieketten schrumpfen auf die Hälfte ihres bisherigen Umfangs, weil lediglich zwei 24-V-Kreise für die Sensorik/Logik beziehungsweise für die Aktorik aufgebaut werden müssen. Dass die elektrische Achse rund 20 dB leiser ist als ihr pneumatisches Pendant kommt hinzu. Weitere Pluspunkte sind nach Ansicht von Lenkering die Präzision, die im Vergleich zu Pneumatikmodulen günstigen Energiekosten und vor allem die dauerhafte Prozesssicherheit der Achsen. Begeistert berichtet er von einer Montagezelle, die im 24/7-Betrieb mit einer Zykluszeiten von 1,2 s läuft, bereits Mio. von Bauteilen produziert hat und seit der Inbetriebnahme keinen einzigen Serviceeinsatz benötigte.

Sowohl Dennis Lenkering als auch dessen Schwiegervater und Unternehmensgründer Josef Lenkering beobachten seit Jahren den Trend, dass das Thema der Wartungsfreiheit vor allem bei Ausschreibungen aus der Automo- tive-Industrie, aber auch aus der Kosmetikbranche rasant an Bedeutung gewinnt. „Für Wartung und Kontrolle ist heutzutage schlichtweg keine Zeit. Zugleich wird vom Einkauf knallhart kalkuliert“, unterstreicht Dennis Lenkering. „Präventiv Dämpfer tauschen, das macht in der Realität kaum jemand.“ Gerade einmal 5 % der Kunden entschieden sich beim Kauf einer Anlage für ein Ersatzteilpaket, wohl wissend, dass mit dem Ausfall einer einzigen Komponente schnell bis zu sechs Wochen Anlagenstillstand und mehr verbunden sein können.

„Ein Wahnsinn“, meint Dennis Lenkering, der der Tatsache geschuldet sei, dass die Budgets des Einkaufs auch heute noch von den Betriebskosten entkoppelt werden. Wie die Zuverlässigkeit der Anlage nach der Gewährleistungszeit aussehe, sei vielen Einkäufern schlichtweg egal. In der Folge würden am Markt statt langlebiger Komponenten immer wieder Anlagen angeboten, die die Garantiezeit gerade so überstehen. „Spätestens nach Ablauf der Gewährleistung kommen die Probleme, mit denen die Instandhaltung dann zu kämpfen hat“, berichtet Dennis Lenkering aus Kundengesprächen. „Ganz zu schweigen, von den Produktionsausfällen, die damit verbunden sind.“

Dieser Wegwerfmentalität begegnet LMZ mit einer klaren Strategie und fokussiert bei seinen Anlagenkonzepten auf eine einfache Inbetriebnahme und eine dauerhaft hohe Anlagenverfügbarkeit. Fett- und damit wartungsfreie Kunststoffführungen sind ebenso Bestandteil des Konzepts wie langlebige, wartungsarme und Retrofit-taugliche Komponenten. Dazu zählt auch die Schunk ELP. Obwohl Anwender im Vergleich zu pneumatischen Achsen rund das Doppelte investieren müssen, zahlt sich das verschleißfreie Modul wirtschaftlich aus. Bei 40 Mio. Zyklen Gesamtleistung und einem Wartungsintervall von 5 Mio. Zyklen summieren sich bei pneumatischen Achsen allein die Kosten für Verschleißteile, Arbeitszeit und Produktionsausfall auf einen Wert, der die Gesamtkosten der ELP-Achsen bei Weitem übersteigt.

Wenn auf vorbeugende Instandhaltung gänzlich verzichtet und erst bei einem Ausfall von Komponenten eingegriffen wird, kommt ein enormer Kostenfaktor hinzu: Die dann entstehenden Ausfallzeiten gehen weit über die Kosten der wartungsfreien Achsen hinaus. Ganz zu schweigen von dem mit einem Produktionsausfall verbundenen Ärger. Rund 50 Schunk-ELP-Linearmodule hat LMZ mittlerweile bereits eingesetzt. Bei den Überlegungen spielen neben der einfachen Inbetriebnahme und der Wartungsfreiheit auch die im Vergleich zu Pneumatikachsen reduzierte Lautstärke sowie die deutlich minimierten Erschütterungen der Anlagen eine Rolle. „Wir vermessen Bauteile zum Teil mit einer Genauigkeit von 0,001 mm. In solchen Dimensionen haben Erschütterungen eine enorme Bedeutung.“ Und auch wenn Montagezellen im zweiten oder dritten Stock einer Fabrik platziert werden, sei der Effekt permanenter Erschütterungen beim Auftreffen auf den Dämpfer nicht zu unterschätzen.

Doppelstrategie aus Mechatronik und Pneumatik

Ganz bewusst wägt das LMZ-Engineering bei jeder Präzisionsanwendung die Vorteile der unterschiedlichen Ansteuerungen gegeneinander ab und bedient sich unter anderem aus dem weltweit umfassendsten Greifsystemprogramm für die Hochleistungsmontage von Schunk: pneumatische LM-Linearachsen, Kleinteilegreifer MPG-plus oder Schwenkeinheiten SRU-plus, wenn hohe Kräfte, Robustheit oder ein günstiger Preis gefragt sind; mechatronische ELP-Linearmodule für einen geringen Inbetriebnahme- und Wartungsaufwand; komfortable Lineardirektantriebsachsen der LD-Serie, wenn unterschiedliche Ablagepositionen oder eine hohe Flexibilität gefordert sind. Dass der Schunk-Baukasten mit seinem Säulensystem zusätzlich die entsprechende Peripherie bietet, kommt LMZ gelegen: „Die Aufbausäulen von Schunk sind genau so ausgelegt, dass wir unsere Komponenten unterhalb der Achse zuführen und dann wirklich per Pick-&-place einlegen können, ohne dass eine zusätzliche Seitwärtsbewegung erforderlich ist“, erläutert Dennis Lenkering. Dass Schunk mit seinen auf der E Catalog Solutions Technologie von Cadenas basierenden 3D-Onlinekonfiguratoren und Auslegungstools auch in der Engineeringphase den entsprechenden Support bietet, kommt LMZ entgegen.

Nach vorne betrachtet erwartet Josef Lenkering einen deutlichen Trend zu mechatronischen Komponenten, da zum einen die Energiekosten immer stärker an Bedeutung gewinnen und gleichzeitig mechatronische Komponenten immer günstiger würden. Zudem ließe sich bei mechatronischen Komponenten die Einrichterebene sehr viel leichter von der Bedienerebene trennen als bei pneumatischen, wodurch Manipulationen und Fehlbedienungen deutlich reduziert werden können, so der Geschäftsführer.

Dass Schunk unter anderem mit den ELP-Achsen ein klares Statement für die 24-V-Technologie abgibt, war für Dennis Lenkering mit ausschlaggebend für den Einsatz der Module: „Wir brauchen keinen Frequenzumrichter und können direkt mit der 24-V-Stromversorgung auf die Achsen gehen. Zwei Stecker genügen: einer für die Hauptspannung und einer für die Steuerspannung.“

Dennoch hält er es für sehr wahrscheinlich, dass auch Komponenten im Spannungsbereich > 400 V ihre Berechtigung behalten. „Wir haben zum Teil größere Anwendungen mit Taktzeiten von 0,54 s, die lassen sich bei Rundschalteinheiten nicht auf 24-V-Basis realisieren.“ Bei kleinen Pick-&-place-Lösungen hingegen sei die 24-V-Technologie höchst relevant.

* Dr. Holger Rudzio ist Chief Operating Officer (COO) bei der Schunk GmbH & Co. KG in 74348 Lauffen/Neckar, Tel. (0 71 33) 1 03 29 70, sonja.aufrecht@de.schunk.com

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