Bosch Rexroth Lineartechnik sorgt für Präzision und Pünktlichkeit auf Miniatur-Flughafen

Autor / Redakteur: Friedrich Dülm / Dipl.-Ing. (FH) Reinhold Schäfer

Lineartechnik sorgt für Präzision und Pünktlichkeit beim Start- und Landevorgang auf Miniatur-Flughafen des Miniatur Wunderlands in Hamburg.

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Eines von 52 Flugzeugmodellen hebt vom Knuffingen Airport ab.
Eines von 52 Flugzeugmodellen hebt vom Knuffingen Airport ab.
(Bild: Miniatur Wunderland Hamburg)

Auf einen Blick

  • Die Konstrukteure des Miniaturflughafens griffen aufgrund der Zuverlässigkeit und Genauigkeit auf Komponenten der Fabrikautomation zurück. Die Fahrstühle zur Beschickung der 14 m langen Start- und Landebahn realisierten die Konstrukteure mit zwei Linearachsen aus der Rexroth-Compactmodul-Baureihe CKR.
  • Der mittig angeordnete Kugelgewindetrieb in den Compactmodulen ermöglichte zudem eine besonders niedrige Bauhöhe.

Der Airport Knuffingen nahm am 4. Mai 2011 seinen Betrieb auf: nach sieben Jahren Bau- und Entwicklungszeit, 150.000 Arbeitsstunden und rund 50.000 Programmierzeilen. Dafür schlossen die Konstrukteure circa 40.000 Leuchtdioden von Hand an, verlegten 100 km Kabel und 1000 m Gleis. 15.000 Minifiguren „beleben“ den Flughafen. In Kombination mit rund 90 Fahrzeugmodellen, darunter Bussen, Tanklastern und Gepäckwagen, die computergesteuert auf dem Vorfeld unterwegs sind, ist es den Konstrukteuren gelungen, das Treiben auf einem Flughafen im kleinen Maßstab nachzubauen. Ein besonderes Highlight sind die über 52 Flugzeugmodelle. Sie entsprechen ihren großen Vorbildern bis ins kleinste Detail und landen beziehungsweise starten täuschend echt. Wie seine großen Vorbilder hat der Miniaturflughafen für Besucher an 365 Tagen im Jahr geöffnet. Pro Woche kommt der 150 m² große Abschnitt auf rund 70 Betriebsstunden. Damit der Betrieb störungsfrei läuft, müssen alle Komponenten mit höchster Präzision arbeiten. Jedes Jahr besuchen über 1 Mio. Menschen das Miniatur Wunderland – und bisher hatte noch kein einziger Flug auf dem Airport Knuffingen Verspätung.

Nicht ohne Grund griffen die Konstrukteure des Flughafens deshalb auf Komponenten aus der Fabrikautomation zurück. Langlebigkeit und Präzision gaben in Kombination mit dem breiten Produktportfolio den Ausschlag für die Montage- und Lineartechnik von Rexroth. Damit kommen die Komponenten des Antriebs- und Steuerungsspezialisten nicht wie sonst üblich im industriellen Umfeld zum Einsatz. Das bedeutete auch für die Rexroth-Experten eine völlig neue Aufgabenstellung. Die besondere Herausforderung bei diesem Projekt war es, die richtigen Komponenten für diese außergewöhnliche Applikation zu finden. Durch die sehr gute Zusammenarbeit mit dem technischen Leiter des Miniatur Wunderlandes war es möglich, die richtigen Produkte schnell und unkompliziert auszuwählen.

Per Fahrstuhl zur Start- und Landebahn

Damit die startenden und landenden Flugzeuge für die Besucher so real wie möglich erscheinen, bedurfte es kreativer Köpfe und ausgeklügelter Technik. Für die Starts und Landungen fliegen die Flugzeuge in unterschiedlichen Höhen aus zwei Fenstern – rechts und links neben der Start- und Landebahn. Diese Öffnungen tarnt ein Wolkenvorhang, der über zwei parallel laufende Linearachsen hochpräzise verstellt wird, je nach der aktuellen Flughöhe. Hinter den Öffnungen befindet sich jeweils eine Fahrstuhlplattform, die die Flugzeuge zum „Schattenflughafen“ unterhalb des eigentlichen Flughafens bringt oder sie von dort nach oben fährt. Im Schattenflughafen befinden sich die Flugzeuge in Wartestellung, bis sie das nächste Mal für die Besucher auf der Anlage zu sehen sind.

Die Fahrstühle zur Beschickung der 14 m langen Start- und Landebahn realisierten die Konstrukteure mit zwei Linearachsen aus der Rexroth-Compactmodul-Baureihe CKR sowie zahlreichen Profilen, Winkeln oder Verbindern der Rexroth-Montagetechnik. Die zwei CKR-Module werden über Zahnriemen angetrieben. Neben hoher Dynamik und hohen Tragzahlen in allen vier Belastungsrichtungen bieten sie durch integrierte spielfreie Kugelschienenführungen auch die erforderliche große Steifigkeit. Nur so lässt sich vermeiden, dass sich Schwingungen vom Fahrstuhl auf die Flughafenplatte übertragen. Die Kugelschienenführungen sichern darüber hinaus auch bei schnellen Verfahrgeschwindigkeiten eine hohe Präzision.

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Lineartechnik ermöglicht realistische Bewegungen

Der Anflug auf Knuffingen Airport beginnt für ein Modellflugzeug im Schattenflughafen. Von seiner Warteposition auf einer der insgesamt drei Ebenen rollt es selbstständig in Richtung Fahrstuhl-Plattform. Die eingesetzten Linearachsen CKR müssen die Plattform exakt positionieren. Denn die Räder des Flugzeugs dürfen beim Fahren auf die Plattform nicht hängen bleiben, weil sie sonst abreißen könnten. Der Fahrstuhl bringt das Flugzeug auf die Höhe des Flughafens, wo es noch hinter den Kulissen von der Startvorrichtung aufgenommen wird. Diese besteht aus zwei dünnen Stangen, die jeweils auf den Tischteilen zweier Compactmodule CKK montiert sind. Auf diese Weise ist es möglich, dem Flugzeugmodell für die Landung eine Neigung nach vorne zu geben. Dafür fahren die zwei Stangen in zwei hintereinander angeordnete Öffnungen im Rumpf des Flugzeugs und heben dieses bis auf seine Anflughöhe an. Die Compactmodule sind mit einer unterhalb der Start- und Landebahn verlaufenden Linearachse verbunden, die für die Vorwärtsbewegung sorgt. Wurde auch das Fenster auf die entsprechende Anflughöhe gefahren, kann das Flugzeug seinen Landeanflug beginnen. „Genau da helfen uns die Linearantriebe von Bosch Rexroth enorm. Sie sind extrem zuverlässig, hochpräzise und verrichten hier einen tollen Dienst“, kommentiert Gerrit Braun, Geschäftsführer des Miniatur Wunderlandes Hamburg.

Weil man Kugelgewindetriebe mit einem spielfreien Mutternsystem verwendet, zeichnen sich die CKK-Module durch hohe Positionier- und Wiederholgenauigkeiten aus. Das ist aus zwei Gründen wichtig: Zum einen sollen die Flugzeugmodelle in einer gleichmäßigen Bewegung landen und abheben. Zum anderen geht es darum, die Flugzeuge – allesamt Einzelanfertigungen und bis zu 20.000 Euro teuer – zu schonen. Der mittig angeordnete Kugelgewindetrieb in den Compact-Modulen ermöglichte zudem eine besonders niedrige Bauhöhe. Ist das Flugzeug am Boden, geben es die beiden Stangen wieder frei, sodass es selbstständig zu seiner Parkposition auf dem Flughafen fahren kann. Nach demselben Prinzip, nur in umgekehrter Richtung, funktioniert auch der Start. Das Flugzeug rollt in Startposition. Dort wird es von der Starthilfe aufgenommen, beschleunigt und „hebt ab“. Hat es die Öffnung in der Kulisse durchflogen, wird es hinter dem Vorhang abgesetzt. Es fährt auf die Fahrstuhlplattform und von dort auf eine der Ebenen des Schattenflughafens. Auch hier konnte das Rexroth-Team dem Miniatur Wunderland einen entscheidenden Vorteil bieten, denn der Service von Rexroth erstellte das Gestell für den Aufzug direkt vor Ort. Dadurch konnten Zeit und auch der Transport beider Aufzüge gespart werden.

Passende Compactmodule für jede Anwendung

Die einbaufertigen Compactmodule CKK und CKR fertigte Rexroth millimetergenau. Die Baugröße konnten die Konstrukteure des Miniatur Wunderlands aus einem breiten Raster auswählen, die erforderlichen Hublängen waren frei wählbar. Darüber hinaus bietet Rexroth eine Vielzahl an zusätzlichen Optionen, um die Linearachsen ganz nach Kundenwunsch zu fertigen.

Damit war es möglich, die Lineartechnik auch für diesen eher ungewöhnlichen Einsatzfall exakt an die Anforderungen anzupassen. Für die Flughafenverantwortlichen vereinfachte sich so die Konstruktion. Auch die Inbetriebnahme beanspruchte deutlich weniger Zeit. Eine zentrale Nachschmiermöglichkeit für Führungswagen und Kugelgewindetrieb von beiden Seiten des Hauptkörpers und über die optionale Verbindungsplatte des Tischteils erleichtert die Wartung und reduziert die künftigen Wartungskosten der Anlage.

* Friedrich Wilhelm Dülm ist Vertriebsmitarbeiter bei der Bosch Rexroth AG in 22419 Hamburg. Weitere Informationen: Bosch Rexroth AG in 97816 Lohr am Main

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