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Linearachsen

Steigende Produktvarianten und sinkende Losgrößen flexibel handhaben

| Redakteur: Sandra Häuslein

Der Baukasten ist modular aufgebaut und besteht aus Längsachsen, Querachsen, Hubachsen sowie einer Antriebseinheit
Der Baukasten ist modular aufgebaut und besteht aus Längsachsen, Querachsen, Hubachsen sowie einer Antriebseinheit (Bild: Leantechnik)

Der AFP-Systembaukasten besteht aus Längs-, Quer- und Hubachsen sowie einer Antriebseinheit. Er soll Anwendern ermöglichen, verschiedene Produktderivate wirtschaftlich in einer Linie zu fertigen. Der Baukasten ist Bestandteil eines neuen Karosserie-Rohbau-Konzepts.

Um unterschiedliche Ausführungen eines Produktes zu produzieren, müssen meist die Fertigungsstraßen für jede Variante umgebaut und neu eingerichtet werden. Das umständliche Prozedere verursacht ineffizienten Leerlauf. Ein PKW-Hersteller hat deshalb den Karosserie-Rohbau in seinem Werk umstrukturiert und eine flexible Anlage für die Fertigung entwickelt. Ein Teilstück des neuartigen Rohbau-Konzepts ist das Positionierungssystem AFP (Actuator Flexible Position) von Leantechnik.

Ingenieur Mario Dobnik erinnert sich noch genau an die Anfrage: „Es sollten viele verschiedene PKW-Modelle auf einer Linie durchgehend gefertigt werden können.“ Um die komplexen Anforderungen zu erfüllen, entwickelte Leantechnik gemeinsam mit dem Autobauer ein neues, modulartiges System. Es besteht aus Achsen, Antrieben und Befestigungsmitteln, die sich nahezu beliebig kombinieren lassen. Der Anwender erhält so ein individuelles Positionierungssystem, das er flexibel an wechselnde Produktionsbedingungen anpassen kann.

Die Antriebseinheit ist modular aufgebaut

Genauso modular wie die Zahnstangengetriebe und die Achsen des AFP ist auch die Antriebseinheit des Positionierungssystems aufgebaut. Sie setzt sich aus einem bürstenlosen 24-VDC-Servoantrieb mit integriertem Controller, einer Haltebremse, dem Getriebe sowie einer Klemmkupplung zusammen. Der Controller ist frei programmierbar und verfügt über eine CAN-Bus-Schnittstelle (CANopen Drives-Profil DSP402). Die Achsen sind als gerade oder winklige Antriebseinheit lieferbar mit Hubgeschwindigkeiten von jeweils 35 beziehungsweise 90 mm/s.

Der AFP-Systembaukasten erlaubt dank seiner Modularität die Fertigung verschiedener Produktvarianten auf ein und derselben Linie. Anwender sollen deshalb künftig mehrere parallele Produktionsstraßen nur noch dann einrichten müssen, wenn sie ihr Produktionsvolumen erhöhen wollen.

Die AFP-Achsen eignen sich dem Hersteller zufolge für alle Unternehmen, die viele Produktvarianten auf einer Produktionslinie fertigen wollen. Dazu gehören neben Fahrzeugherstellern zum Beispiel auch Batterie-Produzenten. Der AFP-Systembaukasten ermöglicht die flexible Positionierung von Haltern, Spannern und Zentrierungen bzw. die flexible Aufnahme von Komponenten unterschiedlicher Art.

Jede Achse und jeder Antrieb individuell konfigurierbar

Das auch AFP/NC-Lokator genannte System beinhaltet neben einer Längsachse eine Querachse und eine Hubachse sowie Antriebseinheiten. Jede Achse und jeder Antrieb wird separat definiert und genau nach den Anforderungen des Kunden konfiguriert. Die Längsachse ist dabei in der Standard-Version für Hubwege von 60, 150, 300 und 400 mm ausgelegt. Die Achsen sind ebenfalls mit speziellen Parametern in den Versionen „Light“ und „Single“ verfügbar. Die Querachse für Hübe von 60, 90 und 180 mm und die Hubachse für Hübe von 60, 90 und 150 mm.

AFP-Positionierungssysteme sind als 1-, 2- oder 3-Achs-Anlagen lieferbar und können mit kundenspezifischem Zubehör (Greifersysteme, Schweißroboter, Klebevorrichtungen etc.) ausgestattet werden. Durch die hochpräzise Verstellung der Achsen können diese auch zum elektronischen Shimmen verwendet werden. Dies bedeutet, dass die ursprüngliche Unterlegung mit Shim-Platten zum Ausgleich von Fertigungstoleranzen wegfällt, da dieser Ausgleich mit Hilfe der entsprechenden Software dynamisch eingesteuert werden kann.

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Zahnstangengetriebe bilden die Basis

Ein wichtiger Bestandteil der AFP-Achsen sind Lifgo-Linear- Zahnstangengetriebe von Leantechnik, die rotative in lineare Bewegungen umsetzen. Mit einer Hubkraft von bis zu 25.000 N, Hubgeschwindigkeiten von 3 m/s sowie einer Beschleunigung von 50 m/s² eignen sie sich für Anwendungen, bei denen Komponenten schnell über größere Entfernungen bewegt werden müssen.

Da die Getriebe zudem synchron laufen, ermöglichen sie die präzise Positionierung am Montage-Band. In der hoch automatisierten PKW-Fertigung ist diese Genauigkeit unerlässlich, denn nur bei exakter Anlieferung der Bauteile können die Roboter sie korrekt weiterbearbeiten. Aufgrund der besonderen Konstruktionsweise der Getriebe arbeitet das AFP-System auch bei hohen Geschwindigkeiten und langen Verfahrwegen hochpräzise.

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