Wie sich mit Zahnstangengetrieben Fertigungskosten senken lassen
Einfache Konstruktion - große Wirkung
Viele Unternehmen planen, zumindest Teile ihrer Fertigung ins Ausland zu verlagern. Oft ist eine wirtschaftliche Produktion hierzulande aber nach wie vor möglich: durch eine effiziente Automatisierung und den Ausbau bestehender Robotikarbeitsplätze. Maßgefertigte Portalsysteme und Linearmodule von Leantechnik bieten dabei viele Vorteile.
Bild: ©Alexander Bürkle / Robotic Solutions GmbHVon einer Verlagerung der Fertigung ins Ausland versprechen sich Betriebe eine deutliche Senkung der Produktionskosten. Es gibt aber durchaus eine Alternative dazu. Das Stichwort lautet: Automatisierung. Die meisten Menschen denken bei dem Begriff an große, teure Industrieroboter. Gerade im Bereich der Handling-Anwendungen gibt es aber auch weniger kostenintensive Automatisierungslösungen, mit denen dieselben Produktivitätssteigerungen erzielt werden können.
Bild: Leantechnik AGPortalsysteme als Alternative
Ein gutes Beispiel sind die Portalsysteme von Leantechnik: Sie erledigen Pick&Place-Aufgaben mit der Präzision und Effizienz von Robotern, sind aber in der Anschaffung deutlich günstiger. Anders als die stählernen Kollegen werden die Portalsysteme zudem nach den Vorgaben der Kunden konstruiert. Jede Anlage ist exakt an die Anforderungen der jeweiligen Applikation angepasst und arbeitet deshalb mit der größtmöglichen Effizienz.
Ihre hohe Genauigkeit verdanken die Portalsysteme den Lifgo-Zahnstangengetrieben von Leantechnik: Sie verfügen über eine vierfache Rollenführung und können deshalb selbst schwere Lasten präzise und synchron positionieren. Eine weitere Besonderheit ist die sehr kompakte Konstruktion: Führung und Antrieb befinden sich bei den Getrieben in ein und demselben Gehäuse. Sie beanspruchen in Anwendungen deshalb nur wenig Bauraum.
Lifgo-Getriebe werden in verschiedenen Ausführungen gefertigt, die Hubkräfte von 2.000 bis 25.000N und Hubgeschwindigkeiten bis 3m/s bieten. Für Anwendungen mit langen Verfahrwegen kommen die Lifgo Linear-Getriebe zum Einsatz: Bei dieser Ausführung werden mehrere Zahnstangen aneinandergelegt, bis der gewünschte Hub bzw. Verfahrweg erreicht ist.
Schlanke Pick&Place-Lösung
Zu den Portalsystemen von Leantechnik zählen auch kostengünstige und präzise arbeitende Pick&Place-Anlagen. Ingenieur Lukas Piofczyk und seine Kollegen entwarfen z.B. ein System, das die Bestückung von Blister-Verpackungen mit den fertigen Produkten übernimmt. Roboter, die diese Aufgabe auch ausführen könnten, sind aufgrund der hohen Investitionskosten für viele Unternehmen nicht wirtschaftlich. Das Pick&Place-Portal bietet dieselben Funktionen und arbeitet ebenso effizient wie eine Roboterlösung.
Die Pick&Place-Lösung kombiniert einen Dreiachs-Greiferarm mit einem Zweiachs-Palettierer. Als Grundlage dienten Lifgo Linear- und Lifgo Doppel-Zahnstangengetriebe. Letztere ermöglichen hochgenaue Greif- und Zentrierbewegungen. Diese Getriebe sind mit zwei parallel zueinander angeordneten Zahnstangen ausgestattet. Ein Ritzel im Inneren des Getriebes treibt die Zahnstangen an, die sich dann in entgegengesetzte Richtungen bewegen.
Ganz andere Dimensionen hatte ein Portal, das für einen LKW-Hersteller konstruiert wurde: Das 32m lange und 9,6m breite Portal versorgt die Fertigungslinie mit Motorblöcken. Eine Greifvorrichtung führt einen Hub von 140mm aus, um die Motoren aus dem Lager zu entnehmen. Der Hub beträgt 21,5m an der X-Achse, 8,1m an der Y-Achse und 0,86m an der Z-Achse. Das System arbeitet vollautomatisch und erkennt, wenn ein Motor vom Portal ausgeschleust wird - es lagert dann umgehend einen neuen Antrieb ein.
Getriebe erweitern
Aktionsradius eines Schweißroboters
Automatisierungslösungen von Leantechnik sind aber nicht nur eine gleichwertige Alternative zu Robotern. Die Systeme können auch die Mobilität und Reichweite bestehender Robotik-Anwendungen entscheidend vergrößern. Das war u.a. bei einem Portalträger für einen Schweißroboter der Fall, den die Ingenieure für einen PKW-Hersteller entwickelten. Der konstruktive Aufbau der Anlage ermöglicht es dem Roboter, jede beliebige Position anzufahren und jede beliebige Bewegung im Arbeitsraum auszuführen.
Das Portal und der installierte Roboter bilden eine Einheit. Die obere Portalachse fungiert als Linearachse und übernimmt die Funktion einer siebten Achse, über die der eingesetzte Sechsachs-Knickarmroboter horizontal verfahren wird. Auf diese Weise wird der Roboter um eine zusätzliche Bewegungsdimension erweitert und auf beiden Seiten fixiert jeweils eine Bodenplatte die verbundenen Säulenfüße. Die Anlage trägt ein Gewicht bis 2,5t und liefert auch bei großen Bauteilen hohe Präzision auf der Linearachse.
Seitlich verfahrbare Roboterzelle
Die Zahnstangengetriebe des Unternehmens ermöglichen auch die Automatisierung von Roboterzellen. Alexander Bürkle entwickelt Automatisierungssysteme, deren Herzstück eine verschiebbare Zelle ist, in der sich ein Industrie- oder Leichtbauroboter befindet. Der Roboter kann für verschiedene Anwendungen eingesetzt werden und lässt sich mithilfe der Zelle bei einem Ausfall zur Seite schieben. Die Maschine lässt sich dann manuell bestücken.
Bei der Konstruktion einer Roboterzelle für eine CNC-Fräsmaschine lag die Herausforderung im Gewicht der Handling-Einheit: Die Lineartechnik, die Alexander Bürkle sonst für seine Anlagen verwendet, eignete sich für die hohe Traglast von 1.650kg nicht. Auf der Suche nach einer Alternative stießen die Ingenieure auf die robusten Lifgo5.1 Linear-Zahnstangengetriebe. Die Getriebe weisen eine statische Tragzahl von 51.200N und eine Hubkraft von 3.800N auf und halten dem hohen Gewicht der Roboterzelle problemlos stand.
Drei der Getriebe wurden zusammen mit Führungsschienen und Führungswagen an Holmen unterhalb der Stahlplatte montiert, auf der die Roboterzelle ruht. Die Führungsschienen sind über 10mm starke Metallplatten mit dem Hallenboden verbunden, für den Antrieb der Verschiebe-Einheit sorgt ein Drehstrom-Getriebemotor.
Eine wichtige Vorgabe von Alexander Bürkle lautete, dass das Verfahren der Roboterzelle nicht länger als 30s dauern sollte. Darüber hinaus galt es zu berücksichtigen, dass die Zelle durchschnittlich zwei bis dreimal pro Schicht hin und her bewegt wird. Mithilfe der Lifgo5.1 Linear-Getriebe konnten die Ingenieurinnen und Ingenieure diese und alle weiteren Anforderungen an die Roboterzelle erfüllen.
Getriebe-Komponenten Made in Germany
Die Zahnstangengetriebe von Leantechnik werden ebenso wie die Hub- und Positioniersysteme ausschließlich in Deutschland gefertigt - am Firmensitz in Oberhausen. Auf Wunsch stattet die hauseigene Elektronikabteilung die Systeme mit der nötigen Elektrik und Steuerungstechnik aus. In den vergangenen drei Jahrzehnten hat sich das Unternehmen umfassendes Knowhow in der Automatisierungstechnik erworben. "Wir können deshalb roboterbasierte Lösungen und Produkte entwickeln, die exakt den Anforderungen der jeweiligen Anwendung entsprechen", erklärt Marketingleiter Sven Schürmann die Vorteile.
"Da die Zahnstangengetriebe modular aufgebaut sind, lassen sich mit ihnen z.B. siebte Achsen für Roboter in jeder beliebigen Länge realisieren", so Schürmann. Mithilfe des Baukastensystems kann jede gewünschte Streckenführung mit wenigen Handgriffen aufgebaut werden. Unternehmen sind deshalb sehr flexibel, was die Erweiterung des Arbeitsraums ihrer Roboter angeht.
Viele Unternehmen planen, zumindest Teile ihrer Fertigung ins Ausland zu verlagern. Oft ist eine wirtschaftliche Produktion hierzulande aber nach wie vor möglich: durch eine effiziente Automatisierung und den Ausbau bestehender Robotikarbeitsplätze. Maßgefertigte Portalsysteme und Linearmodule von Leantechnik bieten dabei viele Vorteile.
Bild: ©Alexander Bürkle / Robotic Solutions GmbHVon einer Verlagerung der Fertigung ins Ausland versprechen sich Betriebe eine deutliche Senkung der Produktionskosten. Es gibt aber durchaus eine Alternative dazu. Das Stichwort lautet: Automatisierung. Die meisten Menschen denken bei dem Begriff an große, teure Industrieroboter. Gerade im Bereich der Handling-Anwendungen gibt es aber auch weniger kostenintensive Automatisierungslösungen, mit denen dieselben Produktivitätssteigerungen erzielt werden können.
Leantechnik AG
Dieser Artikel erschien in ROBOTIK UND PRODUKTION 3 (Juni) 2026 - 25.06.26.Für weitere Artikel besuchen Sie www.robotik-produktion.de
