LEAX Brinkmann in Detmold, ein Spezialist für anspruchsvolle Zahnräder und Getriebe, hat die Chancen der mannarmen Fertigung erkannt. Beim Werkstückhandling und der Werkstückspannung nutzt das mittelständische Unternehmen das Knowhow des Herstellers für Spanntechnik und Greifsysteme Schunk und profitiert von einer einzigartigen Synergie.
Brinkmann kommt immer dann ins Spiel, wenn es schwierig wird: Das rund 100 Mitarbeiter starke Unternehmen gehört seit 2013 zur schwedischen LEAX-Gruppe und ist auf die Fertigung von Getrieben und Zahnrädern in kleinen und mittleren Losgrößen spezialisiert. Sämtliche Prozesse sind gezielt darauf zugeschnitten, kundenspezifische Anforderungen flexibel, schnell und wirtschaftlich umzusetzen. Das gilt für die Entwicklung und Konstruktion ebenso wie für die Fertigung. Im Bereich Zahnräder liegt die mittlere Losgröße bei gerade einmal 40 Teilen. Ein hoher Automatisierungsgrad gewährleistet, dass auch vergleichsweise kleine Stückzahlen effizient produziert werden können. Dabei nutzt der für die Zahnradfertigung verantwortliche Produktionsmeister Torsten Sprenger das gebündelte Knowhow von Schunk. Das durchdachte Zusammenspiel standardisierter Komponenten gewährleistet ein Höchstmaß an Präzision und zuverlässige Prozesse.
Kraftpaket für die Hartbearbeitung
An einer Anlage zum Hartdrehen von Zahnrädern wird deutlich, wie eine effiziente Maschinenbeladung aus Schunk Katalogkomponenten aufgebaut werden kann. Die Werkstückspannung übernimmt das Kraftspannfutter Rota NCF plus 2. Das wartungsarme Leichtbaufutter wurde gezielt für anspruchsvolle Dreh- und Dreh-Fräsoperationen entwickelt. Sämtliche Funktionsteile sind allseitig gehärtet und geschliffen. Im Inneren gewährleisten robuste Flachführungen auch unter Maximalbelastung eine prozessstabile Funktion. Zudem ermöglicht eine spezielle Kolbenführung, dass die Verschraubung des gehärteten Futterkörpers vollumfänglich umschlossen wird, was zu einer hohen Steifigkeit und Präzision führt.
Für den Zahnradspezialisten waren gerade dies entscheidende Faktoren, denn sie stellen sicher, dass sich die enorme Steifigkeit der Gebr. Brinkmann Drehmaschine und die Qualität der Führungen verlustfrei bis zum Werkstück übertragen. „Anfangs war ich überrascht, welche Bearbeitungszeiten und welche Qualitäten sich mit dem Kraftspannfutter bei der Hartbearbeitung erzielen lassen“, berichtet Torsten Sprenger, Produk- tionsmeister bei LEAX Brinkmann. „Vor allem bei der Bearbeitung von kegelförmigen Bohrungen sind die Tuschierbilder extrem gut.“ Capto Werkzeuge und ein erfahrener Anwendungstechniker tun ihr Übriges. „In einer solchen Kombination stellen Toleranzen von zehn bis zwölf µ kein wirkliches Problem mehr dar, unabhängig davon, ob kegelförmige oder zylindrische Bohrungen bearbeitet werden.“
Vor allem bei dünnwandigen Zahnrädern mit Wandstärken von 10 bis 15 mm profitiert der Zahnradspezialist zudem vom serienmäßig integrierten Fliehkraftausgleich des Rota NCF plus 2, der ebenso wie die ausgereifte Schmierung über den kompletten Drehzahlbereich hinweg für gleichmäßige Spannkräfte und damit für gleichmäßige Spannverhältnisse sorgt. „Es genügt, den Spanndruck einmal einzustellen, dann können wir locker 30 bis 60 Teile fertigen“, bestätigt Sprenger. Um die hohe Zuverlässigkeit des Kraftspannfutters zu erhalten, wird das Futter grundsätzlich einmal pro Tag mit dem Spezialfett Linomax abgeschmiert.
Neben der Baugröße 215 gibt es das Kraftspannfutter in den Größen 185, 260 und 315. Es verfügt je nach Baugröße über Spannkräfte zwischen 72 und 160 kN, ist für Drehzahlen bis 4000 bzw. 6000 min-1 ausgelegt und wird in den beiden gängigen Spitzverzahnungen 1/16“ x 90° und 1,5 mm x 60° angeboten. Ein in seiner Art einzigartiges, modular aufgebautes Schutzbüchsensystem ermöglicht in Verbindung mit dem großen Mittendurchlass vielfältige Anwendungen auf ein und demselben Drehfutter. Neben der Standardbüchse zum Verschließen der Durchgangsbohrung umfasst es einen verstellbaren Tiefenanschlag, einen Auswerfer sowie Spritzdüsen für eine zentrale Kühlmittelzufuhr.
Greifsysteme aus Standardkomponenten
Die Beladung der Drehmaschine übernimmt ein Roboter, dessen Frontend an einem Schnellwechselbahnhof automatisiert mit unterschiedlichen Greifsystemen bestückt wird. Hier profitiert LEAX Brinkmann von der End-of-Arm-Kompetenz von Schunk: Über 4000 Standardkomponenten umfasst allein das Greiftechnikprogramm. Der hohe Standardisierungsgrad zahlt sich gleich mehrfach aus. So konnte der Zahnradspezialist die Integration des Roboters in die Anlage fast komplett in Eigenregie bewerkstelligen. Es kommen ausschließlich Standardkomponenten zum Einsatz, die sich anderweitig bereits vielfach bewährt haben. Und die einzelnen Module sind so aufeinander abgestimmt, dass sie problemlos miteinander kombiniert werden können. Gerade bei einem häufigen Wechsel der Aktoren, wie er bei dem Zahnradhersteller an der Tagesordnung ist, zahlt sich dieses routinierte Zusammenspiel in Form einer besonders hohen Prozessstabilität aus.
Insgesamt fünf unterschiedliche Bauteile werden im Wechsel auf der Maschine bearbeitet. Vielzahngeführte Zentrischgreifer PZN-plus übernehmen dabei sowohl das Werkstück- als auch das Palettenhandling. Ein vielzahngeführter Parallelgreifer wird zudem dazu genutzt, spezielle Zahnräder an einer integrierten Messstation automatisch zu prüfen. Anstelle einer klassischen T-Nut gewährleistet die Vielzahnführung eine hohe Stabilität und Präzision. Parallel angeordnete Prismenführungen minimieren den Verschleiß und das Führungsspiel. Da sich Kräfte und Momente auf mehrere Führungsflächen verteilen, sind die Greifmodule deutlich höher belastbar als konventionelle Greifer. Hinzu kommt, dass die bei den Greifern eingesetzte Keilhakenkinematik eine hohe Kraftübertragung und eine synchrone Bewegung der Grundbacken ermöglicht.
Während der robotergestützten Beladung verhindert der Kollisions- und Überlastschutz OPS Schäden am System. Er wird beispielsweise dann benötigt, wenn der Greifer leere Kunststoffpaletten aus dem Ablagerack entnimmt und sich diese aufgrund von Toleranzen in den Führungsstreben verhaken. Auslösekraft und -moment lassen sich beim OPS individuell über den Betriebsdruck einstellen. Je nach Modell erfolgt die Abfrage entweder intern über einen Näherungsschalter oder von außen über einen Magnetschalter. Zur Rückstellung nach einem Not-Aus wird der Kollisions- und Überlastschutz lediglich in die Grundstellung gebracht, eine Demontage ist nicht erforderlich. Über standardisierte Adapterplatten lässt er sich einfach in unterschiedliche Robotersysteme einbinden.
Schnellwechselbahnhof ermöglicht hohe Flexibilität
Den automatisierten Wechsel der einzelnen Greifer erledigt das Schnellwechselsystem SWS 40 in Sekundenschnelle. Es besteht aus zwei Teilen: einem Schnellwechselkopf, der am Roboterarm montiert ist, und einem Schnellwechseladapter, der mit dem Greifer verbunden ist. Beim Werkzeugwechsel werden beide Teile automatisch miteinander gekoppelt. Das gelingt aufgrund des „No-Touch-Locking-System“ auch dann, wenn Kopf und Adapter bis zu 2,5 mm voneinander entfernt sind. Das SWS stellt eine stabile mechanische Verbindung her und gewährleistet zugleich eine zuverlässige Durchleitung von Pneumatik und elektrischen Signalen. Integrierte Sensoren überwachen die Verriegelung. Mit insgesamt 21 Baugrößen für Zuladungen von 1,4 bis 4080 kg decken die standardisierten Schnellwechselsysteme alle nur denkbaren Anwendungen ab. Neben Pneumatik-, Fluid- und Hydraulikmodulen lassen sich die modular aufgebauten Schnellwechselsysteme auch mit standardisierten Schweißstrom-, Servo-, Bus-, Koax- und Lichtleitermodulen ausrüsten. Allein für die SWS-Baureihe gibt es über 30 standardisierte elektrische Module mit 8 bis 32 Pins. Für Sprenger bietet der automatisierte Greiferwechsel in Kombination mit dem Wechselbahnhof wichtige Gestaltungsspielräume. Ändert sich das Teilespektrum, lässt sich die Ablage jederzeit erweitern und um andere Aktoren ergänzen.
Mechatronikgreifer für großes Teilespektrum
Wird das Teilespektrum noch größer, greift Sprenger zu mechatronischen Greifern. So zählt LEAX Brinkmann zu den Pionieren, die bereits 2008 die Potenziale des mechatronischen Greifens erkannten und den elektrischen Großhubgreifer PEH 40 einsetzten. Gegriffen werden Außendurchmesser von 50 bis 220 mm und Innendurchmesser von 50 bis 208 mm. Dafür genügen drei unterschiedliche Prismenbacken, die mit Diamantstaub beschichtet wurden, sowie zwei Sonderbacken. „Die Flexibilität des Mechatronikgreifers ist einfach gigantisch. Wenn ich alternativ einen gewöhnlichen Langhubgreifer verwenden würde, müsste ich auf der Palette viel mehr Platz lassen und würde deutlich weniger Teile unterbringen“, so Sprenger.
LEAX Brinkmann www.leax-brinkmann.de
Schunk GmbH & Co. KG www.schunk.com
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