Im Gewerbegebiet im Norden von Amberg in der Oberpfalz, rund 70 Kilometer von der tschechischen Grenze entfernt, entwickelt Baumann Automation kundenspezifische Fertigungsplattformen für Robotik, Montage, Handling und Prüftechnik. Die standardisierten Automatisierungszellen erfüllen Flexibilität, Skalierbarkeit und eine hundertprozentige Kundenanpassung. „Wir sorgen dafür, dass die Kundenwünsche und unsere Lösungen ein perfektes Match ergeben“, versichert Michael Klaus, Projektleiter Assembly Solutions bei Baumann. „Die Kunden verlangen die besten Maschinen, das ist unsere Vorgabe. Hierfür benötigen wir die besten Komponenten.“ An vielen Stellen der Baumann-Anlagen sind SCHUNK-Produkte verbaut, zum Beispiel auch Greifer und Wechselsysteme. Jüngst hatte der nordbayerische Sondermaschinenbauer eine besonders knifflige Aufgabe zu lösen: eine Schraubmontagezelle mit bemerkenswert kompakten Maßen, die sich exakt in die bestehende Produktionslinie des Kunden einfügen musste. „Fünf Schraubstationen plus zwei Handlingeinheiten waren in einem äußerst begrenzten Raum unterzubringen“, erläutert Projektleiter Klaus. „Es ging hier um Millimeter. Der fehlende Platz war das bestimmende Thema. Wir haben eine Weile nach einer Lösung gesucht, doch nach einer intensiven Engineeringphase zusammen mit SCHUNK schließlich eine Spitzenlösung gefunden: den Einsatz der Lineardirektachse SLD mit fünf unabhängig voneinander verfahrbaren Schlitten für die Schraubeinheiten.“
Eine 1,81 Meter lange Lineardirektachse SLD auf einem Stahlträger erstreckt sich horizontal über die komplette Zellenbreite von Stirnseite zu Stirnseite. Auf dieser Achse verfahren fünf hochpräzise geführte Schlitten, die sich applikationsspezifisch gesteuert unabhängig voneinander bewegen können. Auf jedem Schlitten dieser x-Achse ist über eine Adapterplatte jeweils ein Universal-Linearmodul LDN von SCHUNK verbaut – eine Linearachse mit X-Profil, Lineardirektmotor und Rollenführung. An jedem dieser LDN-Module, die in y-Richtung verfahren, ist als Endeffektor eine Schraubspindel angebracht, die in z-Richtung die Schraubprozesse ausführt.
Zu Beginn des Schraubprozesses erreicht das Werkstück – eine vormontierte Pumpenbaugruppe – stirnseitig links über ein Einlaufband auf einem Werkstückträger die Schraubzelle. Am Zelleneingang wird zunächst ein Barcodelabel auf dem Bauteil mit allen hinterlegten Produktdaten gescannt. Nun wird an einem stationären, vertikalen Handlingmodul per Sauggreifer der Bauteildeckel automatisiert abgenommen und seitlich auf ein Sekundärband abgelegt; es führt den Deckel prozessparallel mit, bis er wieder aufgesetzt wird. Anschließend wird das deckelfreie Gehäuse durch vier Schraubstationen getaktet. Hier werden diverse Schrauben am Gehäuse gesetzt sowie eine Platine befestigt. Schließlich entnimmt ein zweites stationäres Vertikalhandling per Sauggreifer den parallel mitgeführten Deckel vom Sekundärband auf und setzt ihn zurück auf das Gehäuse. An der fünften und letzten Schraubstation erfolgt die finale Deckelverschraubung. Abschließend wird die Pumpenbaugruppe stirnseitig rechts aus der Zelle ausgetaktet. Eine integrierte Qualitätsüberwachung des Schraubprozesses in der Spindel stellt eine einwandfreie Verschraubung sicher. Im Falle einer fehlerhaften Verschraubung würde das NIO-Bauteil automatisch ausgeschleust. Die Fertigungszelle arbeitet vollautomatisch 24/7; manuelle Eingriffe sind nur bei Störungen nötig. Baumann hat das Zellengrundmodul „ro|box“ hierfür gut zugänglich und einfach bedienbar ausgelegt.
Die fünf Schraubstationen bewegen sich unabhängig voneinander auf der SLD-Achse. Deshalb sind die unterschiedlichen Schraubvorgänge präzise aufeinander abstimmbar und alle Schraubprozesse gelingen zuverlässig. Das ist die Basis dafür, dass die Pumpe, ein wichtiges Produkt für die moderne und umweltfreundliche Energietechnik, qualitativ einwandfrei in die nächste Linienstation des Pumpenherstellers weitergeführt wird. „Die Robustheit und Exaktheit der SLD sorgt für einwandfreie Schraubvorgänge und letztlich dafür, dass Ausschuss und Verschwendung vermieden werden“, gibt Michael Klaus zu bedenken.
Diese Lineardirektachse SLD trägt im konkreten Anwendungsfall auf jedem der fünf Schlitten samt Adapterplatte, Linearachse LDN sowie Schraubeinheit rund zehn bis zwölf Kilogramm. Die hohe Tragkraft ist dank der hochbelastbaren Profilschienenführung möglich – sie sorgt für exakte Prozesse. Jeder Schlitten beziehungsweise Linearmotor hat einen eigenen Regler. Der berührungslos messende Linear-Encoder TTK 70S erfasst absolut die Position und Geschwindigkeit mit höchster Präzision. „Dank der Integration von Motor und Sicherheit und der daraus folgenden Kompaktheit konnten wir mit der SLD unser Platzproblem lösen“, resümiert Projektleiter Klaus. Anders hätten wir den kompletten Schraubvorgang auf zweimal 1,60 Meter Zellengröße nicht unterbringen können.“
Die verbaute Lineardirektachse SLD 11, ein konfigurierbares Standardprodukt von SCHUNK, war auch hinsichtlich des Preis-/Leistungsverhältnisses eine hervorragende Wahl für Baumann. Anwender profitieren von ihren modularen Anbau-, Einbau- und Kombinationsmöglichkeiten – beispielsweise ist die SLD mit einer Bremse ausstattbar und kann mit einem Abdeckband versehen werden. Die SLD ist je nach Kundenapplikation mit mehreren aktiven Motorschlitten ausstattbar und ermöglicht spezielle Achslösungen.
„Dieses anspruchsvolle Projekt haben wir wirklich Hand in Hand umgesetzt“, bestätigt Michael Klaus. „Diese SCHUNK-Philosophie kommt uns bei Baumann sehr entgegen. SCHUNK hat weder Zeit noch Mühen gescheut, mit uns zusammen wirklich die beste Lösung zu finden. Das Ergebnis ist einmalig, und unser Kunde ist begeistert. Alles in allem: ein perfektes Match!“