Perfekte und kompakte Automatisierung für die Kleinteilefertigung mittels Faulhaber-Antriebslösungen

Die Kompaktautomation ist für die Fertigung von Produkten mit einer Raumdiagonalen bis 30 mm ausgelegt. (Bild: Stiwa)

Als Spezialist für Produkt- und Hochleistungsautomation entwickelt der österreichische Maschinenbauer Stiwa mit Stammsitz in Attnang-Puchheim (Oberösterreich) seit 50 Jahren innovative Automations-, Produktions- und Softwarelösungen. Ein Beispiel dafür ist die modular aufgebaute Kompaktautomation LTM-CI, die zeigt, wie Hochleistungsautomation auf kleinstem Raum funktioniert. Sie ist für Produkte mit einer Raumdiagonale bis 30 mm ausgelegt und selbst das Ergebnis einer drastischen Verkleinerung, wie Roland Schiermayr, Bereichsleiter Forschung und Entwicklung Automation bei Stiwa, berichtet: „Ein Kunde, der jedes Jahr viele Millionen Dämpfer für ein Möbelhaus herstellt, wollte eine neue Maschine für die Fertigung anschaffen. Die bestehende war zehn Meter lang und für die Produktion von kleinen Komponenten mit wenigen Zentimetern Länge wegen der begrenzten Produktionsfläche unverhältnismäßig groß. Für uns war das der Anstoß, alle Möglichkeiten zur Miniaturisierung auszuschöpfen.“

Der bürstenlose DC-Motor treibt im Portalhandling der Kompaktautomation die Schwenkeinheiten an, mit denen Werkzeuge oder Komponenten in eine bestimmte Position gebracht werden.

Roland Schiermayr
Bereichsleiter Forschung und Entwicklung Automation bei Stiwa

„Für uns war es ein wichtiges Argument, dass Faulhaber einen Motor mit einem dazu passenden Multiturn-Absolut-Encoder liefern kann. Dessen Signale werden für die hohe Qualität der Fertigung und die Qualitätssicherung benötigt.“

Funktionsmodule für unterschiedliche Arbeitsschritte

Das Resultat der Entwicklungsarbeit ist die kompakte LTM-CI, eine flexible Automationsplattform, die je nach Auslegung und Bestückung mit einer Länge von drei bis vier Metern auskommt. Ein starr verkettetes Transportsystem bildet die Basis, die weitere Ausstattung wird an die individuellen Anwendungsanforderungen angepasst. Bis zu 22 Funktionsmodule mit jeweils 90 mm Breite für unterschiedliche Arbeitsschritte lassen sich integrieren, zum Beispiel für Pick-&-place-Anwendungen, Laserschweißen mit bis zu fünf Freiheitsgraden, zum Schrauben, Einpressen, Beschriften oder für Prüf- und Messprozesse. Damit eignet sich die Kompaktautomation für die Kleinteilefertigung in den unterschiedlichsten Branchen. Ein großer Automobilhersteller beispielsweise nutzt sie, um Ventile für ein Antiblockiersystem herzustellen.

Die flexible Automationsplattform kommt je nach Auslegung und Bestückung mit einer Länge von 3 bis 4 Metern aus. (Bild: Stiwa)

Halbsekundentakt-Fertigung

Die Ventile sind lediglich 8 mm lang, bestehen aus wenigen Komponenten und werden jährlich in siebenstelliger Stückzahl hergestellt. Die Fertigung muss im Halbsekundentakt arbeiten, um diese Menge zu bewältigen. Zunächst werden die Einzelteile aus Vorratsbehältern zugeführt, mithilfe eines Rüttlers vereinzelt und auf einem Fördersystem für den ersten Fertigungsschritt zurechtgelegt. Die Komponenten fahren dann zur entsprechenden Station, wo filigrane Greifer sie aufnehmen und passend zusammenfügen oder anderweitig bearbeiten. Die Taktzeiten sind mit der LTM-CI deutlich gesunken, was wiederum einen beträchtlichen Sprung in der Produktivität ermöglicht.

Der Linearmotor ist an bis zu 20 Stellen in der Anlage eingebaut, zum Beispiel in Stoppeinheiten, also Schiebern, die den Materialfluss unterbrechen, oder und in Greifern.

Infos zum Anwender

Als Spezialist für Hochleistungsautomation steht Stiwa für Komplettlösungen im Anlagenbau. Schnelle Transportsysteme, flexible Montage- und Prozessmodule sowie intelligente Softwarelösungen sind der Grundstein für eine effiziente Produktion.

Leistungen: Engineering im Vorfeld – beginnend bei der Produkt-, Verfahrens- und Prozessentwicklung – um das beste Anlagen- und Produktionskonzept zu erarbeiten. Integrierte Technologien und Gesamtverantwortung als Generalunternehmer. Schnelle Transportsysteme, Standardbaukasten sowie intelligente Softwarelösungen (Ablaufsteuerung, Leitstand, Analyse).

Treibende Kraft der Aktuatoren

Einen entscheidenden Anteil daran haben die Antriebe der Aktuatoren in den Funktionsmodulen. Hierfür entdeckten die Maschinenbauer die Antriebe von Faulhaber. In der LTM-CI spielt beispielsweise der Linearmotor LM 1247 eine wichtige Rolle. Er ist an bis zu 20 Stellen in der Anlage eingebaut, darunter in Stoppeinheiten, also Schiebern, die den Materialfluss unterbrechen und in Greifern. Eine besondere Stärke dieses Linearmotors ist seine hohe Geschwindigkeit. Dazu liefert dieser Antrieb auch enormen Schub: Bei nur 12,5 mm Breite und 19,1 mm Länge entwickelt er eine Dauerkraft von 3,6 N. „In der Spitze schafft er sogar 10,7 N“, betont Roland Schiermayr. „Es gibt auf dem Markt weltweit keinen anderen kleinen Linearmotor mit dieser Leistungsdichte.“

DC-Motor überzeugt

Auch der bürstenlose DC-Motor der Serie 2250…BX4 hat die Maschinenbauer überzeugt. Er treibt im Portalhandling der Kompaktautomation die Schwenkeinheiten an, mit denen Werkzeuge oder Komponenten in eine bestimmte Position gebracht werden. Hier kam es bei der Auswahl neben hoher Dynamik und kompakten Abmessungen auch auf ein Zubehörteil an, erinnert sich Schiermayr: „Wir brauchen an dieser Stelle eine sehr hohe Präzision und Wiederholgenauigkeit. Deshalb war es für uns ein wichtiges Argument, dass Faulhaber diesen Motor mit einem dazu passenden Multiturn-Absolut-Encoder liefern kann. Dessen Signale werden für die hohe Qualität der Fertigung und die Qualitätssicherung benötigt.“

Störungsfrei über 60 Millionen Hübe

Der entscheidende Parameter ist für Stiwa jedoch die Langlebigkeit und dauerhafte Zuverlässigkeit aller Komponenten. Denn das Unternehmen garantiert den Abnehmern der Kompaktautomation einen störungsfreien Betrieb über 60 Millionen Hübe. Da müssen alle beweglichen Teile mitspielen, auch die Motoren. „Wir knechten unsere eigenen Teile genauso wie die zugekauften Komponenten in Dauerprüfungen“, erklärt Schiermayr.

„Wir versuchen sie dabei durch Verschleiß und ungünstige Bedingungen zu zerstören. Nur was diesen Härtetest besteht, bauen wir in die Maschinen ein. Die Motoren von Faulhaber haben bewiesen, dass sie solchen extremen Anforderungen gewachsen sind. Sie helfen uns, unsere eigenen Anforderungen an Zuverlässigkeit und Lebensdauer bei minimalem Platzbedarf und kürzesten Taktzeiten zu erreichen.“