Kampf dem Stillstand

Montage - LMZ fokussiert sich bei seinen Anlagenkonzepten auf einfache Inbetriebnahme und dauerhaft hohe Anlagenverfügbarkeit. Dabei setzt das Unternehmen auch auf Schunk-ELP-Linearmodule und kombiniert die 24-Volt-Mechatronikachsen mit entsprechenden Greifern.

19. November 2019
Kampf dem Stillstand
Die Greif-Schwenk-Kombination Schunk GSM-P, die hier am ELP-Achssystem montiert ist, ermöglicht kompakte Lösungen. (Bild: Schunk)

Millionen von Teilen mit Taktzeiten von bis zu einer halben Sekunde im unterbrechungsfreien 24/7-Betrieb montieren – was vor wenigen Jahren utopisch klang, gehört für LMZ zum Alltag. Das Unternehmen ist spezialisiert auf das Engineering und den Bau von vollautomatischen Hochleistungs-Montageanlagen für Montage- und Prüfprozesse in Automotive-, Kosmetik- und Kunststoffindustrie. Das Spektrum reicht dabei von Rundtaktautomaten und Linearstrecken bis zu kompletten Automatenlösungen.

Störungen eliminieren

Wo früher aufwendig parametriert, programmiert, Drosseln eingestellt und Dämpfer gewechselt wurden, übernehmen heute verschleißfreie 24-Volt-Achsen das Handling in den Montagezellen des Herstellers. Langwierige Inbetriebnahmen, Wartungen oder ungeplante Anlagenstillstände, so das Ziel, sollen den Prozess nicht mehr behindern.

Dennis Lenkering ist ein Pragmatiker und liebt Perfektion. Der Geschäftsführer von LMZ Lenkering Montage und Zerspanungstechnik vertritt eine junge Generation von Anlagenbauern, die unvoreingenommen die Vorzüge von pneumatischen und mechatronischen Komponenten kombiniert – stets auf der Suche nach der individuell besten Lösung für die jeweilige Anforderung. Die optimale Kleinteilemontage – das ist für ihn ein Mix aus Dynamik, Funktionalität, Energieeffizienz, Prozesssicherheit und höchstmöglicher Verfügbarkeit. »Unser Anliegen ist es, alles, was zu Störungen und damit zu Anlagenstillständen führen kann, zu eliminieren«, beschreibt Lenkering. Verschleißanfällige Dichtungen von Bandzylindern stehen ebenso auf der Blacklist wie Stoßdämpfer von Linearachsen oder frei zugängliche Drosseln, die allzu gerne unsachgemäß ein- beziehungsweise verstellt werden.

Angesteuert über I/O

Montageanlagen, die bis vor wenigen Jahren fast ausschließlich von qualifizierten Fachkräften bedient wurden, stünden heute immer häufiger unter der Aufsicht von angelernten Kräften, so Lenkerings Erfahrung. Entsprechend großen Wert legt LMZ auf konstruktive Maßnahmen zur Steigerung der Prozesssicherheit. So hat das Unternehmen speziell für Montage- und Prüfanwendungen ein Maschinendesign entwickelt, das die für den Bediener zugängliche Prozessebene von der darunterliegenden Versorgungsebene und der darüberliegenden Medienebene konsequent trennt. Zudem setzt LMZ auf störunanfällige Komponenten, zum Beispiel die lineardirekt angetriebenen 24-Volt-Linearachsen Schunk ELP. Die Ansteuerung der ELP-Linearmodule erfolgt über digitale I/O.

Statt wie bei pneumatischen Modulen Drosseln einzustellen oder wie bei elektrisch gesteuerten Modulen neue Verfahrsätze aufzuspielen, wird bei der Schunk ELP mechanisch die Endlage definiert und die Ein- und Ausfahrgeschwindigkeit an zwei Drehcodierschaltern reguliert. Alles andere übernimmt eine Auto-Learn-Funktion: Während des Einlernvorgangs wird die maximal mögliche Geschwindigkeit bei jeweils aktueller Zuladung berechnet. Abhängig vom Gesamthub beschleunigt und bremst die Einheit automatisch. Schläge, Schwingungen sowie eine unkontrollierte Fahrt mit Maximalgeschwindigkeit sind damit laut Schunk ausgeschlossen. Stattdessen fahre die Achse harmonisch und auf diese Weise material- und peripherieschonend in die Endlage. Ändert sich das Teilegewicht, genügen wenige Hübe, bis die selbstständige Programmierung abgeschlossen ist. Ein Nebeneffekt davon: Der Anlagenbau lässt sich deutlich schlanker organisieren, denn Ventilinseln, Verschlauchungen, Wartungseinheiten und Druckerhöher entfallen, so Schunk weiter. Energieketten schrumpfen auf die Hälfte ihres bisherigen Umfangs, weil nur zwei 24-Volt-Kreise für die Sensorik/Logik beziehungsweise für die Aktorik aufgebaut werden müssen.

Wartungsfreiheit als Trend

Dass die elektrische Achse rund 20 Dezibel leiser ist als ihr pneumatisches Pendant, kommt hinzu. Weitere Pluspunkte seien nach Ansicht von Lenkering die für Schunk typische Präzision, die im Vergleich zu Pneumatikmodulen günstigen Energiekosten und vor allem die dauerhafte Prozesssicherheit der Achsen. So berichtet er von einer Montagezelle, die im 24/7-Betrieb mit einer Zykluszeit von 1,2 Sekunden läuft, bereits Millionen von Bauteilen produziert hat und seit Inbetriebnahme keinen einzigen Serviceeinsatz benötigte.

Sowohl Dennis Lenkering als auch sein Schwiegervater und Unternehmensgründer Josef Lenkering beobachten seit Jahren den Trend, dass das Thema Wartungsfreiheit vor allem bei Ausschreibungen aus der Automotive-Industrie, aber auch aus der Kosmetikbranche an Bedeutung gewinnt. »Für Wartung und Kontrolle ist heutzutage schlichtweg keine Zeit. Zugleich wird vom Einkauf knallhart kalkuliert«, unterstreicht Dennis Lenkering. »Präventiv Dämpfer tauschen, das macht in der Realität kaum jemand.« Gerade einmal fünf Prozent der Kunden entschieden sich beim Kauf einer Anlage für ein Ersatzteilpaket, wohl wissend, dass mit dem Ausfall einer einzigen Komponente schnell bis zu sechs Wochen Anlagenstillstand und mehr verbunden sein können. »Ein Wahnsinn«, meint Dennis Lenkering, der der Tatsache geschuldet sei, dass die Budgets des Einkaufs auch heute noch von den Betriebskosten entkoppelt werden.

Kein Stoßdämpfer-Tausch

Wie die Zuverlässigkeit der Anlage nach der Gewährleistungszeit aussehe, sei vielen Einkäufern egal. In der Folge würden am Markt statt langlebiger Komponenten immer wieder Anlagen angeboten, die die Garantiezeit gerade so überstehen. »Spätestens nach Ablauf der Gewähr- leistung kommen die Probleme, mit denen die Instandhaltung dann zu kämpfen hat«, be- richtet Lenkering aus Kundengesprächen. »Ganz zu schweigen, von den Produktionsausfällen, die damit verbunden sind.« Dieser Wegwerfmentalität begegnet LMZ mit einer klaren Strategie und fokussiert bei seinen Anlagenkonzepten auf eine einfache Inbetriebnahme und eine dauerhaft hohe Anlagenverfügbarkeit. Fett- und damit wartungsfreie Kunststoffführungen sind ebenso Bestandteil des Konzepts wie langlebige, wartungsarme und Retrofit-taugliche Komponenten. Dazu zählt auch die Schunk ELP.

Im Gegensatz zu pneumatischen Linearmodulen müssen bei ELP-Linearachsen keine Stoßdämpfer getauscht werden. Stattdessen bremst die Einheit automatisch über den Lineardirektantrieb. Obwohl Anwender im Vergleich zu pneumatischen Achsen rund das Doppelte investieren müssen, zahlt sich das verschleißfreie Modul wirtschaftlich aus, so der Hersteller des Produkts. Bei 40 Millionen Zyklen Gesamtleistung und einem Wartungsintervall von fünf Millionen Zyklen summieren sich bei pneumatischen Achsen allein die Kosten für Verschleißteile, Arbeitszeit und Produktionsausfall auf einen Wert, der die Gesamtkosten der ELP-Achsen weit übersteige. Wenn auf vorbeugende Instandhaltung ganz verzichtet und erst bei einem Ausfall von Komponenten eingegriffen wird, kommt ein Faktor hinzu: Die dann entstehenden Ausfallzeiten gehen weit über die Kosten der wartungsfreien Achsen hinaus. Ganz zu schweigen von dem mit einem Produktionsausfall verbundenen Ärger.

Rund 50 Schunk-ELP-Linearmodule hat LMZ mittlerweile bereits eingesetzt. Bei den Überlegungen spielen neben der einfachen Inbetriebnahme und der Wartungsfreiheit auch die im Vergleich zu Pneumatikachsen reduzierte Lautstärke sowie die deutlich minimierten Erschütterungen der Anlagen eine Rolle. »Wir vermessen Bauteile zum Teil mit einer Genauigkeit von 0,001 Millimetern. In solchen Dimensionen haben Erschütterungen eine enorme Bedeutung.« Auch wenn Montagezellen im zweiten oder dritten Stock einer Fabrik platziert werden, sei der Effekt permanenter Erschütterungen beim Auftreffen auf den Dämpfer nicht zu unterschätzen.

Ganz bewusst wägt das Engineering des Unternehmens bei jeder Präzisionsanwendung die Vorteile der unterschiedlichen Ansteuerungen gegeneinander ab und bedient sich unter anderem aus dem laut Schunk weltweit umfassendsten Greifsystemprogramm für die Hochleistungsmontage: Pneumatische LM-Linearach- sen, MPG-plus-Kleinteilegreifer oder SRU-plus-Schwenkeinheiten, wenn hohe Kräfte, Robustheit oder ein günstiger Preis gefragt seien; mechatronische ELP-Linearmodule für einen ge- ringen Inbetriebnahme- und Wartungsaufwand; Lineardirektantriebsachsen der LD-Serie, wenn unterschiedliche Ablagepositionen oder eine hohe Flexibilität gefordert seien. Dass der Baukasten mit seinem Säulensystem zusätzlich die entsprechende Peripherie bietet, kommt LMZ gelegen: »Die Aufbausäulen von Schunk sind genau so ausgelegt, dass wir unsere Komponenten unterhalb der Achse zuführen und dann wirklich per Pick-and-place einlegen können, ohne dass eine zusätzliche Seitwärtsbewegung erforderlich ist«, erläutert Dennis Lenkering.

Statement für 24-Volt-Technologie

Künftig erwartet Josef Lenkering einen deutlichen Trend zu mechatronischen Komponenten, da zum einen die Energiekosten immer stärker an Bedeutung gewinnen und gleichzeitig mechatronische Komponenten immer günstiger würden. Zudem ließe sich bei mechatronischen Komponenten die Einrichter-Ebene sehr viel leichter von der Bedienerebene trennen als bei pneumatischen, wodurch Manipulationen und Fehlbedienungen deutlich reduziert werden können.

Dass Schunk unter anderem mit den ELP-Achsen ein klares Statement für die 24-Volt-Technologie abgibt, war für Dennis Lenkering mit ausschlaggebend für den Einsatz der Module: »Wir brauchen keinen Frequenzumrichter und können direkt mit der 24-Volt-Stromversorgung auf die Achsen gehen. Zwei Stecker genügen – einer für die Hauptspannung und einer für die Steuerspannung.« Dennoch hält er es für wahrscheinlich, dass auch Komponenten im Spannungsbereich größer 400 Volt ihre Berechtigung behalten. »Wir haben zum Teil größere Anwendungen mit Taktzeiten von 0,54 Sekunden, die lassen sich bei Rundschalteinheiten nicht auf 24-Volt-Basis realisieren.« Bei kleinen Pick-and-place-Lösungen dagegen sei die 24-Volt-Technologie höchst relevant.

SPS: Halle 3A, Stand 450

Erschienen in Ausgabe: 08/2019
Seite: 32 bis 34