Schunk LDN: Fein platziert

Die ELB Linearachse von Schunk zeichnet sich durch seine kompakte Bauweise aus. Damit wurde die mitgeführte Aufnahme und das positionsgenaue Ablegen der Filterhülsen mithilfe eines Sauggreifers realisiert.

Rudolf Eder
Betriebsleiter der Cima GmbH

„Für uns war es bei der Auswahl des Lösungspartners wichtig, auf ein Unternehmen zurückzugreifen, das einerseits über eine ausgereifte Technologie verfügt und andererseits aktiv mit konkreten Lösungsvorschlägen auf uns zu kommt. Beides ist bei Schunk gegeben. So stellen wir uns eine Partnerschaft vor.
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Fertig, gestopft oder selbst gedreht? Genau, es geht um die Zigarette. Und alle haben sie eines gemeinsam: Die Hülle besteht aus Papier. Bereits seit 1983 produziert die Cima GmbH im oberösterreichischen St. Peter am Wimberg RYO-Papier zum selbst Drehen (Anm: RYO = roll your own) und bis 1993 und wieder seit 2010 auch MYO-Filterhülsen zum selbst Stopfen (MYO = make your own). Das Unternehmen, das ursprünglich in Deutschland gegründet wurde und zur Gizeh-Gruppe gehört, ist seitdem stetig gewachsen. Der Schwerpunkt liegt mittlerweile in der Produktion von RYO-Papier, das im Wesentlichen unter dem Markennamen Marie, Gizeh und Mascotte bekannt ist. Außerdem betreibt Cima auf den gut 12.000 m² Betriebsfläche eine mechanische Fertigung, in der Betriebsmittel und Sondermaschinen für den Produktionsbereich hergestellt werden.

Eine Verpackungsmaschine für Filterhülsen wurde mit Linearantrieben von Schunk modernisiert und an die steigenden Anforderungen angepasst. Die neue Pick and Place-Lösung für die Filterhülsen bedient zwei parallele Packstationen.

Manfred Ringler
Leiter Elektro- und Steuerungstechnik der Cima GmbH

„Es ist schon sehr hilfreich, dass wir bei der Konfiguration der Antriebe umfangreiche Unterstützung durch Schunk bekommen haben. Dadurch wurde der Aufbau des neuen Handlingsystems enorm erleichtert.
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Sonderlösung gefragt

„Für die Herstellung von RYO-Papier gibt es auf dem Markt keine Maschinen von der Stange“, erzählt Rudolf Eder, Betriebsleiter des Standortes in St. Peter am Wimberg. „Die werden, neben ein paar Anlagen eines deutschen Sondermaschinenbauers, alle bei uns hier selbst entwickelt und gebaut“, so der Betriebsleiter weiter.

Ein Blick in die Produktionshallen verrät sofort, dass es sich bei der Herstellung von RYO-Papier um eine Spezialdisziplin handelt. Wasservernebler halten die Raumfeuchtigkeit permanent im idealen Bereich für die Verarbeitung und Verpackung der feinen Papiere, die teilweise lediglich 13,8 g/m² wiegen.

„Nach einer relativ langen Pause haben wir vor etwa vier Jahren die Produktion von Filterhülsen hier am Standort wieder aufgenommen. Die beiden vorhandenen Maschinen haben sich aber leider als zu ineffizient erwiesen. Neue Maschinen kamen aber aufgrund der hohen Anschaffungskosten für uns nicht in Frage. Also überarbeiteten wir die alten Maschinen und machten diese mit modernen Komponenten für unsere Produktion fit“, beschreibt Manfred Ringler, Leiter Elektro- und Steuerungstechnik bei Cima die Ausgangslage.

Die horizontale Achse wurde mit LDN-Antrieben realisiert, die durch ihr stärkeres Führungsprofil eine höhere Steifigkeit bieten. Die LDK-Antriebe der vertikalen Achse hingegen sind schlanker und leichter, was sich positiv auf die Gesamtdynamik auswirkt.

Alexander Fischereder
Verkaufstechniker bei der Schunk Intec GmbH

„Bei der Konfiguration von Komponenten übernehmen wir für unsere Kunden die komplette Auslegung gemäß der vorgegebenen Spezifikationen. Darauf bieten wir auch eine Funktionsgarantie. Das bedeutet maximale Sicherheit für den Anwender.
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Herausforderung Verpackung

Dabei lag die Hauptproblematik gar nicht so sehr in der Fabrikation der Hülsen selbst. „Die Herstellung ist vergleichsweise einfach und lässt sich auch in sehr großen Stückzahlen recht gut bewältigen“, so Ringler weiter und er ergänzt: „Viel schwieriger wird es dagegen beim Verpacken. Durch die ungleichmäßige Gewichtsverteilung der Filterhülsen reagieren diese sehr empfindlich auf dynamische Prozesse.“

Bei den Verpackungsmaschinen werden die Filterhülsen über eine Transporteinheit parallel aufgereiht. Über eine Vakuumleiste werden 50 Hülsen aufgenommen und in zwei Schachteln abgelegt. Bei jeder Lage wird dabei die Position leicht versetzt, damit die Hülsen sauber aufeinander zum Liegen kommen.

Infos zum Anwender

Die Cima GmbH wurde 1983 als Tochterunternehmen der deutschen Gizeh GmbH gegründet. Das Unternehmen, das seit 1997 zum holländischen Mignot & De Block Konzern gehört, beschäftigt mittlerweile 150 Mitarbeiter auf einer Betriebsfläche von 12.000 m². Am Standort im oberösterreichischen St. Peter am Wimberg befindet sich auch eine mechanische Fertigung in der sowohl Bestandsmaschinen überarbeitet, als auch neue Sondermaschinen und Anlagen für den Konzernbedarf hergestellt werden. Über die deutsche Gizeh GmbH beliefert das Mühlviertler Unternehmen Kunden in 78 Ländern bei einem Exportanteil von 98 %.
www.cima.at

Leistungsgrenze erreicht

„Bei der bisherigen Platzierungslösung sind wir sehr schnell an die Geschwindigkeitsgrenzen gestoßen. Ab einem bestimmten Tempo geriet die Anlage in Eigenresonanz. Das hat sich verheerend auf das Platzierungsergebnis ausgewirkt. Immer wieder fielen Hülsen herunter, die dann in den Schachteln fehlten, oder schlimmstenfalls sogar die Anlage zum Stillstand brachten“, erinnert sich Ringler.

Abhilfe sollten neue Antriebe für die Platzierungslösung schaffen. Die Wahl fiel schließlich auf ein 3-Achs-Handling bestehend aus ELB Linearmotorachsen sowie LDN und LDK Lineardirektantrieben der Schunk Intec GmbH.

Die ELB Linearmotorachsen sind Kurzhubachsen mit Lineardirektantrieb und Kreuzrollenführungen mit Hublängen von wahlweise 50, 75 oder 125 mm bei einer maximalen Antriebskraft von 40 N. Auch bei den LDN und LDK Antrieben handelt es sich um Lineardirektantriebe. Diese sind in der Anwendung bei Cima mit 150 bzw. 200 mm Hubweg eingesetzt. Optional sind diese Antriebe aber bis zu 3.800 mm Hublänge und 1.200 N Antriebskraft erhältlich. Trotz großer Hublängen erreichen diese High-Performance-Antriebe eine Wiederholgenauigkeit von 0,01 mm bei Geschwindigkeiten bis zu 4 m/s und einer maximalen Beschleunigung von 10 m/s². Zusätzlich können die Antriebe noch mit einem optischen Wegmesssystem ausgestattet werden, das eine Positionierung auf 3,0 µm genau ermöglicht.

Fein regelbare Dynamik

Der wesentliche Vorteil der Lineardirektantriebe liegt in der genau definierbaren Anlauf- und Bremscharakteristik. Außerdem sind sie durch den Magnetdirektantrieb nahezu verschleißfrei. „Unser ursprüngliches Problem der entstehenden Eigenresonanz und eines dadurch nicht prozesssicheren Systems wird durch das Anlauf- und Bremsverhalten der neuen Komponenten nahezu vollständig unterbunden, mit dem Resultat, dass wir im neuen Setup bei höchster Prozesssicherheit wesentlich höhere Geschwindigkeiten realisieren können“, geht Ringler ins Detail und spricht noch von bis zu 40 % an verbleibender Reserve.

„Unsere Linearantriebe werden komplett einbaufertig geliefert. Ständerung, Achsen inklusive Absolutwertgeber und Bosch-Regler werden komplett vormontiert, verschlaucht und verkabelt. Zusätzlich unterstützen wir wenn gewünscht auch bei der Parametrisierung der Antriebe“, ergänzt Alexander Fischereder, Verkaufstechniker bei Schunk.

Einfache Entwicklung von Antriebslösungen

Für die Entwicklung von Handlinglösungen steht bei Schunk eine umfangreiche Produktdatenbank für die CAD-Modelle der Antriebskomponenten zur Verfügung. Nach Herunterladen der konfigurierten Komponenten können diese bequem im CAD-System zu Baugruppen assembliert werden.

„Das Baukastensystem von Schunk gibt uns maximale Freiheit bei der Entwicklung von Handlinglösungen. Zusammen mit der fachkundigen und schnellen Unterstützung bei der Konfiguration und Parametrisierung der Komponenten und der zusätzlichen Funktionsgarantie ist das für uns das perfekte Paket“, fasst Ringler die Zusammenarbeit mit Schunk zusammen.