Indem ABUS die elektrisch gesteuerten SCHUNK-ELP-Linearachsen mit SCHUNK-ERD-Drehmodulen kombiniert, konnten bewegte Spiralschläuche eliminiert werden. Das eigentliche Schlüsselhandling übernehmen vielzahngeführte PGN-plus-P-Universalgreifer. © SCHUNK

Dass drei Anlagengenerationen unmittelbar nebeneinander unter Volllast laufen, ist außergewöhnlich. Für Christof Neumann, Leiter Maschinenkonstruktion und Fertigungsoptimierung...

... am ABUS-Fertigungsstandort in Rehe, ist es ein Beleg, wie Automation solide, wirtschaftlich und nachhaltig gestaltet werden kann.

Während die Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter an den Halbautomaten der ersten Generation vor allem Sonderaufträge fertigen, die nicht zuletzt durch den E-Bike-Boom und den damit verbundenen Wunsch nach identischen Schlössern für Akku und Faltschlösser boomen, produzieren die vollautomatisierten Anlagen aus dem Jahr 2006 und 2019 dreischichtig im 15-Sekunden-Takt Schlüsselpaare und dazu passende Code-Karten. Erfolgte das Handling bei den Halbautomaten noch manuell und bei der ersten Anlage pneumatisch, hat Christof Neumann bei der jüngsten Anlage eine Kombination aus pneumatischen und mechatronischen Komponenten realisiert.

„Unser Ziel war es, die bewegten Spiralschläuche zu eliminieren, indem wir die Hub-Drehbewegungen elektrisch ausführen“, berichtet der Konstruktionsleiter. Heute übernimmt eine Kombination aus SCHUNK-ELP-Linearachse und SCHUNK-ERD-Drehmodul die Handhabung der Schlüsselpaare an den Fräs- und Entgratstationen. „Mir war wichtig, dass beide Komponenten von einem Anbieter kommen“, so Neumann, „und mit den ELP konnten wir die früheren pneumatischen Achsen sehr einfach ersetzen“, so der Fertigungsoptimierer. Nützlicher Nebeneffekt: Durch den Einsatz der elektrischen Komponenten war es möglich, die zu bewegende Masse in Teilen der Anlage deutlich zu reduzieren.

24-V-Achse mit Auto-Learn-Funktion
Statt wie bei pneumatischen Modulen Drosseln einzustellen oder wie bei elektrisch gesteuerten Modulen neue Verfahrsätze aufzuspielen, wird bei dem lineardirekt angetriebenen 24-V-Linearmodul SCHUNK ELP lediglich mechanisch die Endlage definiert und die Ein- beziehungsweise Ausfahrgeschwindigkeit an zwei Drehcodierschaltern reguliert. Alles andere übernimmt die Auto-Learn-Funktion. Zwei bis fünf Hübe genügen, schon ist die Programmierung abgeschlossen. Während des Einlernvorgangs wird die maximal mögliche Geschwindigkeit bei jeweils aktueller Zuladung berechnet. Das Verfahrprofil der SCHUNK ELP ist als Rampe angelegt: Abhängig vom Gesamthub beschleunigt und bremst die Einheit automatisch. Schläge und Schwingungen sowie eine unkontrollierte Fahrt mit Maximalgeschwindigkeit sind somit ausgeschlossen. Ändert sich das Teilegewicht im laufenden Prozess, passt die Achse ihr Bewegungsprofil innerhalb weniger Hübe automatisch an, ohne dass ein Bedienereingriff erforderlich ist.

„Gegenüber einer vollpositionierbaren elektrischen Linearachse ist die ELP relativ einfach in Betrieb zu nehmen und sie hat einen überschaubaren Preis“, fasst Christof Neumann zusammen. Bei einem Typenwechsel verstellen die Bediener einfach den Anschlag, schon sei das Thema erledigt, so Neumann. Dabei ist die Achse für anspruchsvolle Dauereinsätze ausgelegt: Herstellerseitig sind 30 Millionen Zyklen gewährleistet. Für Einpress- und Fügeanwendungen gibt es das Linearmodul auf Wunsch auch ohne Auto-Learn-Funktion oder mit remanentem Speicher, sodass die Auto-Learn-Funktion situativ aktiviert und deaktiviert werden kann. Optional kann es mit einer elektrisch aktivierten Haltebremse ausgestattet werden, die bei vertikaler Montage ein Herabfallen des Schlittens bei Stromausfall verhindert. Da die Ansteuerung über digitale I/O erfolgt, ist die SCHUNK-ELP-Baureihe mit sämtlichen Steuerungen kompatibel, so dass pneumatische Module sehr einfach ersetzt werden können.

Dynamisches Drehmodul
Das SCHUNK-ERD-Drehmodul wiederum überzeugt mit Dynamik, Kompaktheit, Präzision und Zuverlässigkeit. Serienmäßig ausgestattet mit zwei integrierten Luftdurchführungen, ermöglicht es eine einfache Ansteuerung der SCHUNK-PGN-plus-P-Universalgreifer und ein aufgeräumtes Anlagendesign. Optional ist das Modul auch mit vier Elektrodurchführungen sowie SIL2-zertifiziertem Absolutwegmesssystem erhältlich. Mit dem SCHUNK ERD lassen sich platzsparende, drehmomentstarke Montagesysteme realisieren, die auch hohen Anforderungen der Maschinenrichtlinien genügen. Den Antrieb übernimmt ein bürstenloser Synchronmotor mit Permanenterregung, dessen spezielle Geometrie eine hohe Dynamik und Beschleunigung ermöglicht. Zudem können daran angeschlossene, pneumatische Aktoren aufgrund der optimierten Luftdurchführungen schneller betätigt werden.

Damit sind kurze Taktzeiten und eine hohe Produktivität möglich. Aufgrund des Absolutwertgebers sind weder beim Anfahren noch nach einem Not-Aus zeitraubende Referenzfahrten nötig, zudem profitiert die Wiederholgenauigkeit, die mit 0,01° angegeben wird. Eine große Anzahl von Polpaaren stellt bei dem Modul sicher, dass es auch bei niedrigen Drehzahlen ein hohes Nenndrehmoment von bis zu 1,2 Nm erzeugt. Da das Modul kaum Verschleißteile besitzt, ist eine lange Standzeit gewährleistet.

Mit minimalem Rüstaufwand lassen sich in der Anlage zwei unterschiedliche Schlüsselvarianten fertigen. Als Standardgreifer nutzt ABUS den vielzahngeführten und lebensdauergeschmierten SCHUNK PGN-plus-P-Universalgreifer. (c) SCHUNK

Lebenslang wartungsfreie Greifer als Standard
Auch in puncto Greifer verfolgt Christof Neumann eine klare Qualitätsstrategie: „Wir nutzen in der kompletten Anlage den PGN-plus-P 64 von SCHUNK. Der Greifer verfügt aufgrund seiner Vielzahnführung über bessere Hebelverhältnisse und über eine hohe Genauigkeit. Wo immer es sinnvoll erscheint, setzen wir den Greifer daher als Standard ein.“ Gegenüber der Vorgängeranlage profitiert ABUS auch bei den Greifern vom technologischen Fortschritt: Mit der neuesten Greifergeneration SCHUNK PGN-plus-P verfolgt SCHUNK ein klares Ziel: Mehr Leistung bei gleicher Störkontur. Gegenüber dem Vorgängermodell hat SCHUNK das Stützmaß zwischen den sechs lasttragenden Schultern der patentierten Vielzahnführung um bis zu 40 % und die Fläche des Ovalkolbens um rund 15 % vergrößert. Damit können höhere Momente aufgenommen, längere Finger eingesetzt und schwerere Bauteile gehandhabt werden.

Zudem wurde die ohnehin schon große Schrägzugfläche des Keilhakenantriebs beim PGN-plus-P noch weiter vergrößert, wodurch auch hier der Verschleiß sinkt und die Prozesssicherheit profitiert. Selbst wenn die Leistungsgrenze wie in der Anlage bei ABUS nicht angetastet wird, zahlt sich die Leistungsreserve aus: Auch unter Normalbelastung minimiert die neue Konstruktion des SCHUNK-Megasellers den Verschleiß und erhöht die Lebensdauer. Hinzu kommt, dass umlaufende Schmierstofftaschen an der Vielzahnführung des PGN-plus-P dafür sorgen, dass die Gleitflächen kontinuierlich benetzt werden und der Greifer unter normalen, sauberen Einsatzbedingungen lebenslang wartungsfrei arbeitet. Zyklenzahlen im mittleren siebenstelligen Bereich sind mit dem SCHUNK PGN-plus-P keine Seltenheit.

Vielfalt an Baugrößen und Optionen
„Ein großer Vorteil dieser Greiferfamilie ist die enorme Vielfalt an Baugrößen und Optionen. Als Konstrukteur finde ich für jeden Anwendungsfall den passenden Greifer und die passende Variante. Außerdem sind die Anschlussbedingungen für die Greiferfinger ausgesprochen unkompliziert“, unterstreicht Christof Neumann. Serienmäßig integriert sind bei der PGN-plus-P-Baureihe Möglichkeiten zum Anschrauben, Abstützen oder Zentrieren. Um eine gleichmäßige Verteilung der Sperrluft im Inneren der Greifer zu gewährleisten, wurde der Sperrluftanschluss bewusst mittig platziert. Auf Wunsch sind die Module zusätzlich mit Federsicherung zur mechanischen Greifkrafterhaltung und mit Kompensationseinheiten zum Ausgleich von Winkelfehlern erhältlich. Auch ATEX-, Korrosionsschutz-, Hochtemperatur- oder Präzisionsversionen sind erhältlich.

Ebenso beeindruckend ist das Sensorprogramm: Es reicht von induktiven Näherungsschaltern mit besonders einfach einstellbaren Schaltnocken, wie sie von ABUS eingesetzt werden, über komplett integrierbare elektronische Magnetschalter und flexible Positionssensoren zur Detektion von bis zu fünf Positionsbereichen bis hin zu hochauflösenden Analogsensoren, die Messgenauigkeiten von bis 0,03 mm ermöglichen. Für den Einsatz in Maschinen, in beengten Applikationen oder in widrigen Umgebungen, wo Kabel die Prozessstabilität gefährden würden, bietet SCHUNK zudem spezielle Funksensoren an, die den Hub der Greiferbacken kabellos abfragen. (red./PR)