Antriebslösungen

Andreas Mühlbauer,

Auf schmalem Grat

Wo Hochspannung anliegt, kommt es auf jedes Detail an. Gussgrate an Isolatoren sind daher kein kosmetisches Problem. Bisher mussten die Grate in Handarbeit entfernt werden. Eine Anlage der fränkischen Sondermaschinenfirma Potzi automatisiert jetzt diesen Prozess weitestgehend. Hierbei decken Antriebslösungen von SEW-Eurodrive ein breites Anwendungsspektrum ab.

Das Schleifwerkzeug wird über den Grat geführt. © SEW Eurodrive

Wenn bei Trench Germany in Bamberg, einer Tochtergesellschaft von Siemens Energy, die Isolatoren aus eigener Fertigung bewegt werden, ist schweres Gerät notwendig. Die größten Exemplare sind mehr als viereinhalb Meter hoch und wiegen trotz ihrer Konstruktion aus leichtem GFK-Verbundwerkstoff mehrere hundert Kilogramm. Das Rohr eines solchen Isolators ist mit einer Rippenstruktur aus Silikon ummantelt, die im Spritzgussverfahren aufgebracht wird. Dabei verbleiben Grate an der Silikonhülle, die aus Gründen der Funktionssicherheit entfernt werden müssen. Das war bisher ein mühsamer Prozess, der die Werker stundenlang beschäftigte: Sie fuhren jede einzelne Silikonrippe an den Nahtstellen mit einem kleinen handgeführten Schleifer ab und entfernen so die Grate.

Automatisierung mit Industrieroboter

Um bei gleichbleibendem Personaleinsatz die Fertigungskapazität zu steigern, entschloss sich Trench Germany, diesen aufwendigen Prozess so weit wie möglich zu automatisieren. Eine entsprechende Anlage existierte bisher jedoch nicht. Im Sommer 2020 beauftragte Trench daher die Firma Potzi in Trainau bei Lichtenfels mit dem Bau einer Sondermaschine. Potzi entwickelt und fertigt maßgeschneiderte Anlagen, auch Software und Inbetriebnahme stellen die Spezialisten selbst. Herzstück dieser Applikation ist ein Industrieroboter mit sechs Freiheitsgraden, der anstelle des Werkers das Schleifgerät führt und die Silikonspäne mit Hilfe einer schmalen Düse auch unmittelbar absaugt. Die zu säubernden Isolatoren werden dabei langsam gedreht, um das beste Ergebnis zu erzielen. Der Roboter fährt präzise am Isolator entlang.

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Der Drehantrieb für die Isolatoren mit Energieketten. © SEW-Eurodrive

Die Anforderungen an die Entgratstation bei Trench waren besonders hoch: Die Anlage muss mit Baulängen zwischen 700 und 4.500 mm sowie Durchmessern von 158 bis 440  mm zurechtkommen. Die entsprechenden Werkstückmassen liegen zwischen 22 und 306 kg. Die Sondermaschine muss einerseits den Entgratprozess automatisch bewältigen, andererseits soll sie aber auch manuelle Nachbearbeitung ermöglichen, etwa um Lunker verfüllen zu können. Lunker sind kleine Löcher und unerwünschte Hohlräume, entstanden während des Gussvorganges. Die Entgratstation wird daher beidseitig im Wechsel betrieben: Während auf der einen Seite ein Isolator noch automatisch bearbeitet wird, legt auf der anderen ein Werker bereits letzte Hand an die Silikonrippen.

Antriebstechnik für breite Anforderungen

„Antriebe, die so breit gefächerte Anforderungen abdecken können, haben wir bei SEW-Eurodrive gefunden“, berichtet Stefan Götz, technischer Leiter von Potzi. Für die Drehbewegung des Isolators sorgen pro Anlagenseite je zwei Asynchronmotoren der Baureihe DRN von SEW-Eurodrive mit Spiroplan-Winkelgetrieben. Sie werden als Gruppenantrieb gefahren, einer der beiden Motoren meldet dabei die Position mit Hilfe eines Drehgebers zurück. „Die zweite Applikation ist die Höhenverstellung“, führt Daniel Bautz aus, Leiter des technischen Büros Nürnberg von SEW-Eurodrive. Auch hier sind auf jeder Seite der Anlage je zwei Antriebe verbaut, in diesem Fall Synchron-Servomotoren der Baureihe CMP von SEW-Eurodrive. Sie sind wie die Antriebe der Drehbewegung mit Spiroplan-Winkelgetrieben sowie mit Absolutwertgebern ausgerüstet. Gesteuert werden alle Antriebe durch Frequenzumrichter Movidrive modular: Zwei Einachsmodule aus dem Automatisierungsbaukasten Movi-C versorgen im Gruppenbetrieb die Drehantriebe, während zwei Doppelachsmodule die Servos zur Höhenverstellung unabhängig voneinander regeln.

Je zwei Servomotoren der Baureihe CMP arbeiten auf jeder Seite der Anlage als Hubantrieb. © SEW-Eurodrive

Die Herausforderung für die Antriebslösungen habe in den sehr unterschiedlichen Trägheitsmomenten bestanden, die aus den breit gefächerten Baugrößen und Ausführungen der Isolatoren resultieren, sagt Bautz. „Eine Maschine dieser Art gab es zuvor noch nie.“ Entsprechend realisierte Potzi die Applikation in enger Abstimmung mit dem technischen Büro Nürnberg. „Wir suchten einen zuverlässigen Lieferanten für diese komplexe Aufgabe, der uns auch bei der Berechnung und Auslegung der Antriebe gut unterstützen konnte“, berichtet Stefan Götz. „Schon nach dem Erstgespräch stand SEW für uns ganz oben auf der Liste – und wir haben unsere Wahl nicht bereut.“ Götz lobt die Qualität der Motoren und Umrichter aus Bruchsal. SEW-Eurodrive habe stets in kürzester Zeit reagiert und Potzi bei der Entwicklung der hochkomplexen Anlage unterstützt.

Reduzierter Kosten- und Zeitaufwand

Eine Mammutaufgabe, denn auch die Software für die Sondermaschine musste von Grund auf neu geschrieben werden. Die Anlage steuert den Industrieroboter mit sechs Freiheitsgraden, Sicherheitseinrichtungen für den automatischen und den manuellen Betrieb und Laser als Positionierhilfen. Neben den Positionsgebern werden Kraftsensoren einbezogen. Die Anlage lässt sich drahtlos über ein mobiles Panel steuern, an dem sich der Werker auch anmeldet. Die Daten des zu bearbeitenden Isolators werden mit Hilfe von Data-Matrix-Codes abgerufen. Der Mitarbeiter an der Maschine wird dann über das Panel durch jeden Arbeitsschritt geführt. „Das hat insgesamt super funktioniert“, berichtet Stefan Götz vom Sondermaschinenhersteller Potzi. „Wir sind sehr zufrieden mit der Maschine“, lobt auch Marcus Gutzer, Head of Operational Excellence bei Trench Germany. Die Entgratstation reduziere den Kosten- und Zeitaufwand wie gewünscht um rund 25 %.

Hans-Joachim Müller, Marktmanager, SEW-Eurodrive

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