Einbaufertiges Handlingsystem für elektrotechnische Metallbearbeitung

Einbaufertiges Handlingsystem für elektrotechnische Metallbearbeitung
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Juli 2017

 

EMAG entwickelte einen neuen Maschinentyp für die elektrochemische Metallbearbeitung. Kern der Anlagen: ein einbaufertiges 6-Achs-Handlingsystem von Rexroth – kurz getaktet, exakt auf langer Verfahrstrecke und korrosionsfrei im Salznebel.

Die mittelständische EMAG-Gruppe aus dem württembergischen Salach gilt als Spezialist für vertikale Produktionsmaschinen und Fertigungssysteme. Ein Schwerpunkt des Unternehmens ist die elektrochemische Metallbearbeitung (ECM) – Präzisionstechnik, die gerade bei der Herstellung komplexer Bauteile aus anspruchsvollen Materialien punktet.

In Automobilindustrie, Medizin- sowie Luft- und Raumfahrttechnik verdrängt ECM zunehmend spanende Verfahren. Entsprechend wachsen die Anforderungen an Flexibilität und Automatisierung der Anlagen. EMAG hat darauf reagiert: mit einem neuen, modular aufgebauten Maschinenkonzept, das die gesamte Prozesskette mit Vorreinigen, elektrochemischer Bearbeitung, Nachreinigen und Prüfen in sich vereint. Die Anlagen können ECM-Prozesse parallel durchführen, was Zykluszeiten senkt. Zudem sind sie präzise, kompakt, robust und langlebig.

Wenig Raum, viel Verfahrweg

Basis der neuen ECM-Anlagen ist das 6-Achs-Handlingsystem von Rexroth, das aus angepassten Standardmodulen des konzerneigenen Lineartechnik-Baukastens besteht. Zwei Rücken an Rücken montierte 3-Achs-Systeme bilden den Grundaufbau. An der Längsachse arbeiten Linearmodule des Typs MKR-145 mit Zahnriemenantrieb. Alles in allem: ein Konstruktionskonzept, das den Bauraum gegenüber den Vorgängern halbiert. „Wir wollen maximale Verfahrwege auf minimalem Raum“, sagt Alexander Noller, Leiter der mechanischen Konstruktion der ECM-Maschinen bei EMAG. Eine andere Vorgabe war die Korrosionsbeständigkeit der Bauteile, da sie in der Prozesskammer Salznebeln ausgesetzt sind. Für die Profilkörper der Linearmodule baut Rexroth auf eloxiertes Aluminium und verchromte Kugelgewindetriebe. Auch Profilschienen und Führungswagen bestehen aus korrosionsbeständigem Werkstoff.

Leichte Montage, doppelte Lebensdauer

Um den Montageaufwand für EMAG zu reduzieren, sind die Handlingsysteme samt Energiekettenwannen, Energieketten und Motoren vormontiert. Hinzu kommt die formschlüssige Verbindungstechnik, die nicht nur die Erstmontage, sondern auch spätere Neumontagen erleichtert. Die in patentierter High-Precision-Technologie ausgeführten Kugelschienenführungen verdoppeln die Lebensdauer des Systems.

Besser als ±0,25 Mikrometer

„Für kurze Taktzeiten benötigen wir eine hohe Dynamik bei höchster Präzision auch auf der langen Verfahrstrecke der Längsachse", formuliert Noller eine der wichtigsten Anforderungen. Dem entspricht Rexroth mit dem Zahnriemenantrieb im Linearmodul MKR, der auf langen Strecken bis zu fünf Meter pro Sekunde erreicht. Um die Präzision der Achsen bei Längung oder Stauchung des Zahnriemens aufrechtzuerhalten, kommt das integrierte Messsystem IMS zum Einsatz. Es arbeitet mit einer Wiederholgenauigkeit von besser als ±0,25 Mikrometern. Selbst Verschmutzung oder Salznebel stören diese Präzision nicht. Ein weiterer Vorteil von IMS: Es macht externe Messsysteme überflüssig, was erneut Montage- und Inbetriebnahmeaufwand erspart. Etwa weil es an den beiden 3-Achs-Linearmodulen eben keine Messsysteme gibt, deren Parallelität ausjustiert werden müsste. Zusätzlich zur inkrementellen Version IMS-I bietet Rexroth die Absolutwertvariante IMS-A an. Bereits mit dem Einschalten der Anlage erfasst sie exakt die absolute Position der Achse und meldet sie ohne Referenzfahrt an die Steuerung zurück. Pufferbatterien, die regelmäßig erneuert werden müssten, braucht das System nicht.

Schnell konfiguriert

Die erste Maschine der neuen Baureihe produziert bereits. Werkstücke werden auf winzige Nadeln gefädelt und durch mehrere ECM-Bearbeitungsschritte geführt. Doch EMAG denkt weiter. „Wir bauen aktuell die nächste Maschine mit einem längeren Arbeitsraum“, so Noller. Erneut kommt ihm das Konzept des skalierbaren Handlingsystems entgegen, da es für diesen Entwicklungsschritt keinen konstruktiven Eingriff erfordert. Lediglich die Konfiguration wird geändert. Nollers Resümee: „Bosch Rexroth hat die zu Projektbeginn definierten Ziele bei Kompaktheit, Kosten und Flexibilität erreicht und wir können uns ganz darauf konzentrieren, die neue Maschinenbaureihe auszubauen.“