gesponsertLineartechnik Werkzeugmaschinen neu denken

Der technologische Wandel stellt Werkzeugmaschinenhersteller vor große Herausforderungen: Sie müssen ihre Marktposition im Hochpräzisionssegment festigen und die steigenden Anforderungen an die Automatisierung erfüllen. Wie kann die Lineartechnik hier effektiv und nachhaltig Unterstützung bieten?

Die Abkehr vom Verbrennungsmotor bedeutet für viele Werkzeugmaschinenhersteller einen Nachfragerückgang im Bereich der hochpräzisen Metallbearbeitung. Um ihre Marktposition zu festigen, sind innovative Lösungen gefragt. Gleichzeitig birgt der Trend zur Elektromobilität und klimafreundlichen Technologien auch Wachstumschancen. Wie kann die Lineartechnik dem Maschinen- und Anlagenbau helfen, den individuellen Wandel erfolgreich zu gestalten?

Hier geht es zum Podcast von Bosch Rexroth: Lineartechnik - mehr als Commodity

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Herausforderung in der Hochpräzisionbearbeitung

Maschinenbauunternehmen, die sich in der hochpräzisen Metallbearbeitung behaupten möchten, müssen innovative Lösungen nutzen, um produktive und wirtschaftliche Fertigungsanlagen anzubieten, beispielsweise Maschinenbaureihen in unterschiedlichen Genauigkeitsklassen. Ein weiterer Trend sind Komplettlösungen einschließlich Automatisierungsbausteinen für Werkstück- oder Werkzeugbestückung. Und natürlich sollen alle Maschinen und Anlagen möglichst kompakt und nachhaltig sein.

Thermische Effekte kompensieren

Wer in der Hochpräzisionsbearbeitung dauerhaft überzeugen will, muss Prozesse noch stabiler abbilden, ohne die Kostenseite zu stark zu belasten. Ein Ansatz, dieses Ziel beispielsweise beim Hochgeschwindigkeits- und Präzisionsfräsen zu erreichen, ist die Optimierung des thermischen Verhaltens aller am Prozess beteiligten Linearkomponenten – und das möglichst ohne externe Kühlsysteme, die die Entwicklungs- und Betriebskosten erhöhen.

Eine kostengünstige und gleichzeitig flexible Lösung bietet das patentierte Thermo Compensating Rail System (TCRS) von Bosch Rexroth. Mit dem TCRS kann zum Beispiel die durch Reibung entstehende Verlustenergie direkt aus der Linearführung ab- oder zum Produktionsstart Wärme zugeführt werden. In beiden Fällen minimiert die schnell hergestellte thermische Stabilität den Ausschuss und erhöht die Produktivität. Zudem kann auch ein wiederholtes Nachjustieren im Prozess entfallen. So erreicht die Maschine eine höhere Präzision, mehr Dynamik und einen höheren Durchsatz bei konstanten Prozessbedingungen.

Mit der integrierten Temperierungsfunktion, die Bosch Rexroth optional für Kugel- und Rollenschienenführungen, integrierte Messsysteme und Gewindetriebe anbietet, lassen sich bedarfsgerechte Präzisionspakete anbieten oder nachrüsten. Der wesentliche Vorteil gegenüber herkömmlichen Temperierungslösungen: Es ist kein zusätzlicher Bauraum für externe Komponenten notwendig. Die Rohrleitungen werden direkt in die eingearbeiteten Nuten der Führungsschiene eingelegt, beim Gewindetrieb in die Hohlbohrung integriert und an den zentralen Kühlkreislauf angeschlossen. Dadurch lässt sich die Temperierungsfunktion bei gleichen mechanischen Eigenschaften mit minimalen Konstruktions- und Betriebskosten realisieren.

Führen, Messen, Temperieren in einem System

Auch für das Thema Positionsmessung hat Bosch Rexroth eine robuste und platzsparende Lösung gefunden. Mithilfe des integrierten Messsystems IMS lassen sich die Funktionen „Führen“ und „Messen“ innerhalb der Linearführung abbilden. Im Gegensatz zu Glasmaßstäben, die vergleichbar präzise und wiederholgenau arbeiten, ist das IMS unempfindlich gegen Schmutz und Schock. Außerdem benötigt die Encoder-Funktion des IMS weder Sperrluft noch externe Komponenten. Durch die zyklisch auslesbaren Beschleunigungssensoren eignet sich das System sogar zur aktiven Schwingungsdämpfung in Linearachsen sowie zur Positionsbestimmung in Kombination mit Linearmotoren.

Noch leistungsfähiger wird das IMS mit induktivem Messsystem in Kombination mit der Temperierungsoption TCRS: Mit ihr lassen sich Messfehler ausschließen, die aufgrund minimaler Verformungen der Schiene auftreten können. Im Ergebnis nehmen Prozessgeschwindigkeit und -stabilität zu, ein Nachregeln im Prozess entfällt. Die Linearführung beinhaltet somit eine doppelte Funktionsintegration von Messen und Temperieren in einer Einheit.

Schwingungsarm und temperaturunabhängig bearbeiten

Um Genauigkeiten im Mikrometerbereich erreichen zu können, müssen Führungselemente eine hohe Laufruhe mit minimaler Pulsationsneigung aufweisen. Diesbezüglich optimierte Rollenschienenführungen wie die RSHP-Reihe von Bosch Rexroth sorgen durch eine patentierte Einlaufzone im Führungswagen für einen sanften Übergang der Rollen in die Maximalkraft. Auf diese Weise ist eine schwingungsarme und bei Bedarf auch temperaturunabhängig präzise Bearbeitung möglich. Die Kugelgewindetriebe von Bosch Rexroth bieten Werkzeugmaschinenherstellern aufgrund ihres optimierten Ablaufverhaltens eine hohe Genauigkeit gemäß ISO-Toleranzklasse 3.

Wartungsarm automatisieren

Immer mehr Maschinenbauunternehmen fordern Komplettlösungen einschließlich automatischer Werkstück- oder Werkzeugbestückung. Bei Bosch Rexroth finden sie dafür ein breites Spektrum an Lineartechnik-Komponenten und -modulen bis hin zu kompletten mechatronischen Subsystemen, die sich einfach in Betrieb nehmen und an die übergeordnete Steuerung anbinden lassen.

Zeit bei der Montage und im Service sparen auch die Rexroth-Linearführungen, etwa durch die schnelle und einfache Clip-Montage des Abdeckbandes oder durch den flexiblen Austauschbau. Dabei können Schienen und Führungswagen innerhalb einer Baugröße unabhängig von der Genauigkeitsklasse frei kombiniert und jeweils per Materialnummer bestellt werden.

Herausforderungen in der Prozessautomation

Anlässlich des Trends zur Elektrifizierung in der Automobilindustrie wenden sich einige klassische Werkzeugmaschinenhersteller neuen Anwendungsfeldern zu. Gefragt sind vor allem modular aufgebaute Produktionsanlagen zur Fertigung von Batterien und Elektromotoren. Um in kurzer Zeit schnell getaktete Montagelinien und -stationen zu realisieren, nutzen diese Unternehmen auch Engineering-Unterstützung in Form von vorkonfigurierbaren Baugruppen: Das reicht von Linearmodulen oder Mehrachssystemen mit optionalen Automatisierungspaketen bis hin zu kompletten Subsystemen zum Handhaben, Dosieren, Pressen und Fügen.

Zeit im Engineering sparen

Damit Lösungen schneller einsatzbereit sind, hat Bosch Rexroth einen Baukasten für Ein- und Mehrachssysteme mit abgestimmten Automationspaketen und ergänzender Bediensoftware entwickelt. Ob Welle, Linearführung oder Linearroboter – die E-Tools vereinfachen das Lineartechnik-Engineering von der geführten Auswahl und Konfiguration mit automatischen Plausibilitätschecks bis zur Bestellung im Rexroth-Shop und dem Download der CAD-Daten zum Import in die vorhandene Engineering-Umgebung. Auch Subsysteme für Linearroboter lassen sich so in kurzer Zeit digital geführt auslegen, konfigurieren und direkt bestellen. Das spart im Vergleich zur herkömmlichen Auslegung bis zu 90 Prozent Zeit.

Die Inbetriebnahmezeit vorkonfigurierter Linearachsen, Mehrachssysteme und elektromechanischer Zylinder sinkt um bis zu 80 Prozent, wenn die optional vorinstallierte Smart-Function-Kit-Bediensoftware gleich mitbestellt wird. Diese führt in wenigen Minuten durch die Inbetriebnahme, wobei die ab Werk im Motorgeber-Datenspeicher hinterlegten Parameter automatisch in den Regler übertragen werden. Bei allen Smart Function Kits beinhaltet die geführte Inbetriebnahme auch eine automatische Achsreferenzierung. Die Prozessabläufe werden visuell über Funktionsbausteine definiert. Auch beim Smart Function Kit Pressing, das einen elektromechanischen Zylinder und Antriebsregler enthält, komplettiert ein webbasiertes HMI das Subsystem. Die vorinstallierte Bediensoftware bietet hier unter anderem eine vorbereitete Monitoring-Funktion zur Visualisierung der Qualitätsdaten.

Standards für Automatisierungsaufgaben

Die linearen Mehrachssysteme und Smart Function Kits von Bosch Rexroth versetzen Maschinenhersteller in die Lage, schnell Standardlösungen für Be- und Entladestationen sowie viele weitere Anwendungen zu finden und umzusetzen. Dabei sorgt die offene Automatisierungsplattform ctrlX Automation für eine einheitliche Steuerungsumgebung der Smart Function Kits, wobei die Bediensoftware als App auf der Steuerung ctrlX Core läuft.

Für die Prozessautomatisierung hat Bosch Rexroth den Smart Flex Effector entwickelt. Die modulare Ausgleichseinheit mit Kinematik in sechs Freiheitsgraden verleiht Linear- und Knickarmrobotern ein Feingefühl ähnlich dem einer menschlichen Hand. Dadurch werden bislang kaum oder nicht beherrschbare Prozesse sowie das Teachen automatisierbar.

Ob hochpräzise Metallbearbeitung mit oder ohne Automation: Wer neue Umsatzpotenziale erschließen will, braucht ein kompetentes und zuverlässiges Lineartechnik-Partnerunternehmen mit einem breiten Lösungsportfolio. Bosch Rexroth unterstützt die individuell gelagerte Transformation mit kompetenter Beratung und einem zukunftsorientierten Portfolio an Standardprodukten, individuellen Lösungen und Dienstleistungen, die auch durch Effizienz überzeugen. Damit wird beides möglich: eine noch genauere, effizientere Werkstückbearbeitung und neue, überzeugende Automatisierungslösungen.

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