Die Kurvenscheibe ist für schnelle Bewegungen ein äußerst bewährtes, zuverlässiges und wartungsarmes Antriebselement. Sie wurde – und wird heute noch – in vielen Zweigen des Maschinenbaus mit Erfolg eingesetzt. Extrem schnell laufende Bewegungen, wie sie etwa im Textilmaschinenbau mit Taktzahlen von über 500 Hüben pro Minute vorkommen, lassen sich noch heute kaum wirtschaftlicher erzeugen als mittels Kurvenscheibe.

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Seit dem Aufkommen der NC-Technologie findet jedoch in vielen Zweigen des Maschinenbaus eine Substitution durch die wesentlich flexiblere Servo-Antriebstechnik statt. So revolutionierten Anfang der 80er-Jahre die NC-Antriebe eine der letzten Hochburgen der Kurventechnologie im Werkzeugmaschinenbau: Die Drehautomaten klassischer Bauweise wurden von kostengünstigen NC-Maschinen japanischer Herkunft attackiert und mussten das Feld innerhalb weniger Jahren räumen.

In der Verpackungsmaschinenindustrie hielt die NC-Technologie etwas später Einzug, die Auswirkungen waren aber ganz ähnlich wie bei den Werkzeugmaschinen. Stellt sich also die Frage, wann die Montageanlagen an der Reihe sind. Martin Frauenfelders Meinung dazu: »Wir stehen am Anfang dieses Technologiewandels. Er wird sich in nächster Zeit auf breiter Front durchsetzen und schon in zehn Jahren wird niemand mehr bei getakteten Maschinen nach Kurvenscheiben fragen.«

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Heute wird immer noch die Mehrzahl der »Schnellläufer« – Anlagen, die 30 und mehr Teile pro Minute montieren – als kurvengesteuerte Maschinen gebaut. Der Bereich Medical Devices ist eine regelrechte Hochburg dieser Technologie. »Mag sein, dass die regulatorischen Vorschriften dazu beitragen, den technologischen Wandel zu verzögern«, sagt Frauenfelder, »vielleicht ist es auch einfach die Tatsache, dass medizinische Einwegprodukte dank ihrer extrem hohen Stückzahlen geradezu prädestiniert sind für die Kurventechnologie. Man darf gespannt sein, wie lange es dauert, bis der erste Medizinalkunde kippt.«

Und er hat auch schon die Antwort auf die Frage, weshalb sich die Kurvensteuerung bei Montageanlagen so lange halten konnte: »Es fehlten echte Alternativen. Jahrzehntelang stellte sich einzig die Frage ›Kurve oder Pneumatik?‹. Diese Konfrontation gewann die Kurve bei schnelllaufenden Anlagen locker gegen die langsamen, energieintensiven und nicht sehr rund laufenden Pneumatik-Handlinggeräte. NC-Antriebe kamen auch nicht in Frage. Sie waren für einfache Pick-and-Place-Bewegungen zu teuer, zu aufwendig und zu langsam.« Heute jedoch sieht Frauenfelder einen technologischen Wandel, ausgelöst durch kompakte, kostengünstige Linearmotoren. Diese sind wesentlich einfacher und platzsparender in eine Pick-and-Place-Einheit einzubauen als frühere Bauformen des Linearmotors und sie zeichnen sich gleichzeitig durch eine hohe Energieeffizienz aus, eine Eigenschaft, die gerade in der heutigen Zeit, in der vermehrt auf den ökologischen Footprint geachtet wird, sehr gefragt ist.

Im Vergleich zur Pneumatik schneiden die Linearmotoren beim Energieverbrauch viel besser ab, ob sie es jedoch auch mit der Kurvenscheibe aufnehmen können, wäre noch zu prüfen. Viel dürfte dazu aber nicht fehlen, denn die Erfinder dieser Antriebe haben bei der Entwicklung der Servos Weitsicht gezeigt und die Bremsenergie-Rückgewinnung von Anfang an eingebaut. Wie dem auch sei, die Vorteile der linearmotorgetriebenen kompakten Pick-and-Place-Einheiten, zum Beispiel dem Paro-Blitz, gegenüber den von Kurvenscheiben angetriebenen, sind so überzeugend, dass ein geringer Mehrverbrauch locker wettgemacht wird. Der Trend zur Substitution kurvengesteuerter schneller Bewegungen ist in der Welt der Montageanlagen allgegenwärtig. In den letzten Jahren haben verschiedene Anbieter kompakte, schnelle Bestückungseinheiten auf den Markt gebracht. Doch die Entwicklung einer schnellen Einheit alleine reicht nicht aus, um ein überzeugendes neues Konzept für Schnellläuferanlagen zu schaffen und das volle Potenzial dieser Technologie auszuschöpfen. Paro ist die Aufgaben-stellung mit einem gesamtheit-lichen Ansatz angegangen.

Konsequenter Einsatz

Bei der Entwicklung seiner auf dem Paro-Blitz-basierten Schnellläuferanlagen setzt das Schweizer Unternehmen voll auf elektrisch angetriebene Bewegungen. Dies beginnt bei der Vereinzelung, der Orientierung und dem Greifen der Einzelteile bis hin zum schnellen Umsetzen und Fügen sowie dem Takten der vormontierten Baugruppen.

So ist beispielsweise eine auf einem Rundtakttisch basierende Maschine für die Montage von einfachen Verbindungselementen entwickelt und gebaut worden. Dank des konsequenten Einsatzes von Paro-Blitz-Systemen als Pick-and-Place-Einheiten, kombiniert mit elektrischen Greifern sowie elektrisch angetriebenen Rotationsvereinzelungen, welche die Bauteile am Ende des Linearförderers separieren und in die richtige Fügelage drehen, unterbietet diese Maschine den Ein-Sekunden-Takt und läuft dabei ruhig und »rund«.

Für einfache Produkte, bestehend aus wenigen Einzelteilen, ist der Rundtakter die beste Lösung. Werden die Produkte jedoch komplexer – typischerweise mit mehr als sechs bis acht Einzelteilen –, sind dem Rundtaktkonzept Grenzen gesetzt. Hier greift Paro auf seine bewährte modulare Linienbauweise, kombiniert mit dem elektrischen Schnelleinzug, zurück. So lassen sich die Vorteile der modularen Montageanlagen eins zu eins in den Schnellläuferbereich übertragen. Dank der Kosteneinsparung für den entfallenden Grundantrieb, der bei klassischen Kurvenmaschinen unabdingbar ist, können selbst kleinste Module mit zwei bis drei Einheiten wirtschaftlich realisiert werden. Die Kombination freie Werkstückträger und Ein-Sekundentakt wird dadurch zur Realität.