Profilschienen Kostenvorteile durch Schienenführungen bei einer Bandmessermaschine

Schienenführungen mit kugelgelagerten Schlitten dominieren in der Maschinenautomation nicht nur aus technischen, sondern auch aus Kostengründen, die aus rationeller Herstellung, vereinfachter Montage und minimierter Wartung resultieren. Das wird besonders bei vierreihig Führungen in X-Anordnung mit Kreisbogenlaufrillen deutlich. Sie ermöglichen eine hohe Fehlerkompensation.

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Profilschienenführungen sind seit Jahren am Markt bewährte Maschinenelemente. Vor allem haben sich Führungen mit dem Wälzelement Kugel in der Praxis durchgesetzt – außer dort, wo extreme Steifigkeit gefordert ist.

Führungen mit Kugel als Wälzelement dominieren

Sie werden in unterschiedlichsten Ausführungen und mit verschiedenen Wälzelementen gefertigt, wobei nach Ansicht der Dr. Erich Tretter GmbH & Co., Rechberghausen, die Ausführung vierreihig in X-Anordnung mit Kugel als Wälzelement sowie der Kreisbogenlaufrille die optimale Profilschienenführung für Anwendungen in der Automation und Handhabung darstellt.

Kennzeichnend für diese Führungen sind eine sehr hohe Tragfähigkeit, durch Vorspannung ist Spielfreiheit bis hin zu hoher Steifigkeit erreichbar – bei gleichzeitig hoher Fehlerkompensation der Montagefläche.

Dieses Führungssystem hat eine sehr geringe Bauhöhe, was dem konstruktiven Aufbau der Maschine zugute kommt. Zu den positiven Eigenschaften zählen auch die geringe Reibung, kein Stick-Slip-Effekt und – last but not least – eine hohe Wirtschaftlichkeit infolge niedriger Anschaffungs-, Betriebs- und Wartungskosten. Daher haben Profilschienenführungen bei der Neukonstruktion Rundführungen schon weitgehend verdrängt – zumindest dort, wo eine durchgehende Unterkonstruktion vorhanden ist. Darüber hinaus findet man Schienenführungen bei Anwendungen, bei denen eine derartige Führung technisch nicht erforderlich, jedoch der Aufwand für eine Eigenlösung zu hoch ist.

Verbesserte Kugelführung reduziert Geräuschemission

Nach diesen Vorgaben hat die Dr. Erich Tretter GmbH + Co. die Schienenführung des Typs C konzipiert. Sie wurde im vergangenen Jahr auf der Fachmesse Motek erstmals vorgestellt. Inzwischen hat man diese Führung weiterentwickelt. Neuigkeiten kamen hinzu, zum Beispiel ein Kunststoffröhrchen, das die Rückführzone auskleidet. Es wird zusammen mit der Umlenkzone in einem Stück aus Kunststoff gefertigt.

Damit werden die Kugeln in der Umlenkung genau geführt. Sie haben folglich in der Rückführzone keinen metallischen Kontakt mit dem Wagen. Das führt zu einer deutlich geringeren Geräuschemission und zu einem fühlbar besseren Laufverhalten.

Bei den Profilschienenführungen spielt das Zubehör eine immer wichtigere Rolle. Damit werden die Führungen spezifisch den jeweiligen Anwendungen angepasst. Das Zubehör umfasst Abdeckungen, zusätzliche Dichtsysteme und ein Zusatzschmiersystem, um Nachschmierintervalle vergrößern zu können oder unter bestimmten Voraussetzungen sogar eine Lebensdauerschmierung zu erreichen.

Für den Endkunden und Anwender ergeben sich dadurch auch wirtschaftliche Vorteile, weil Wartungsintervalle verlängert werden können und sich somit die Maschinenverfügbarkeit erhöhen lässt. So sind Profilschienenführungen aus Sicht des Konstrukteurs inzwischen ein unverzichtbares Maschinenelement, das nicht nur technische Vorteile, sondern auch hohe Betriebssicherheit bieten und in kurzer Zeit zur Verfügung stehen soll. Besonders im Bereich der Sonderkonstruktion wird die Zeitschiene für die Konstruktion immer kürzer, wobei der Aufwand zur Umsetzung technischer Anforderungen steigt – und das bei hohem Preisdruck.

Sicherer Maschinenbetrieb mit robusten Komponenten

Am Beispiel des Maschinenherstellers Hema, Frickenhausen, wird das deutlich. Hema stellt seit über 80 Jahren Bandsägen her, die steigenden Kundenanforderungen unterliegen. Eine ständige Weiterentwicklung von Maschinenkonzepten ist daher erforderlich. Außerdem ist der Maschinenhersteller stark im Bereich Schneidsysteme vertreten. Folglich reicht dessen Produktspektrum von manuellen Maschinen bis zu automatischen Sägelinien und CNC-Anlagen (Bild 1) – mit Bandsägeblättern und Bandmessern als Schneidwerkzeuge, aber auch mit Schneidedraht und Kreissägeblättern, die immer mehr an Bedeutung gewinnen.

Dabei sind kundenspezifische Konstruktionen alltäglich geworden. Für sie werden Durchlaufzeiten – von der Auftragserteilung bis zur Maschinenauslieferung – von üblicherweise 12 bis 16 Wochen gefordert. Der Trend geht eindeutig von Einzelmaschinen zu Gesamtlösungen.

Störungsfreie Produktion im Vordergrund

Die Maschinen müssen bei unterschiedlichen Produktionsbedingungen störungsfrei laufen. Das ist umso wichtiger, weil sie in einem Umfeld arbeiten, in dem zunehmend kein Fachpersonal für Wartung und Instandhaltung zur Verfügung steht. Zum Bau der Maschinen sind daher zuverlässige, robuste Maschinenelemente erforderlich, inklusive hochwertiger Führungssysteme.

Das oberste Ziel ist, immer eine hohe Betriebssicherheit und Maschinenverfügbarkeit zu erreichen. Jedoch muss der Lieferant im Vorfeld auch kompetent beraten, CAD-Daten der Führungssysteme bereitstellen und für kurze Lieferzeiten sorgen. Erst dieses Bündel an Anforderungen macht eine gute Lieferanten-Kunden-Beziehung wie zwischen der Dr. Erich Tretter GmbH + Co. und dem Maschinenhersteller Hema aus.

Das Ergebnis lässt sich anhand einer Bandmessermaschine zeigen. Sie hat die Aufgabe, Polyurethanschaum als Rollenware in Teilstücke zu schneiden. Die einseitig selbstklebenden Polyurethanbahnen sind mit einer Deckfolie versehen und können unterschiedliche Dicken haben. Das Besondere an dieser Maschine mit umlaufendem Bandmesser sind eine kompakte Bauweise und ein staubfreies Schneiden. Der Prozessablauf, der schnell verändert werden kann, ist komplett automatisiert.

Aus kaufmännischer Sicht müssen für diese Maschine sämtliche Zukaufteile nicht nur kostengünstig sein, sondern sich auch leicht in die Konstruktion integrieren lassen. Außerdem dürfen sie bei der Montage und Wartung nur wenig Kosten verursachen. Das ist praktizierte TCO (total cost of ownership) bei einem mittelständischen Unternehmen, das auf Systemlieferanten setzt, dessen Produkte sich am Markt bewährt haben.

Das hat im Fall der Schienenführungen den Entscheidungsprozess beschleunigt: Nach kurzer Analyse der Aufgabenstellung war klar, dass dafür nur Typ C der Tretter-Schienenführungen in Frage kommt. Die Auslegung ergab die Schienengröße 25. So hat man Reserven, was der Maschinenverfügbarkeit zugute kommt. Als Wagentyp wurde ein Flanschwagen gewählt. Er wird von unten an die Konstruktion angeschraubt, um die Montage zu erleichtern.

Zeiteinsparung durch Fehlerkompensation

Die Zeiteinsparung bei der Montage ergibt sich aus der hohen Fehlerkompensation dieses Führungstyps. Das bedeutet im Fall der Bandmessermaschine: Die Aluminiumprofile, auf denen die Führungen aufgeschraubt werden, erfahren keine zusätzliche Bearbeitung (Bild 2).

Weiter kommt hinzu, dass zwei Führungsschienen parallel eingesetzt werden. Eine davon ist die Hauptführungsseite, die nach den Erfordernissen der Maschine ausgerichtet werden muss. Die dazu parallele Nebenführung ist danach aber nicht aufwändig mit Messuhren oder dergleichen auszurichten. Es genügt, die Führungsschiene zunächst nicht festzuschrauben sondern nur leicht anzulegen, den Schlitten zu montieren und manuell zu bewegen, bis sich ein gleichmäßiger Widerstand über dem Verfahrweg einstellt. Erst dann wird die Schiene fest angeschraubt und der Ausrichtvorgang ist beendet.

Folglich lässt der Führungswagen eine gewisse Verkippung gegenüber der Schiene zu, ohne dass allzu hohe innere Kräfte erzeugt werden, die eine Schwergängigkeit bewirken und die Lebensdauer verringern. Dadurch ergeben sich große Einsparungen im Bereich der Stück- und Montagekosten. Außerdem werden die Durchlaufzeiten reduziert, wodurch sich auch kurzfristige Termine realisieren lassen.MM

Dr. Rainer Widmann ist verantwortlich für das Marketing bei der Dr. Erich Tretter GmbH + Co. in Rechberghausen. Gustav Breitling ist Konstruktionsleiter bei der Heermann Maschinenbau GmbH (Hema) in Frickenhausen

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