Lineartechnik
Mit der Lanze genau ins Ziel
Ein Beispiel einer erfolgreichen Kooperation bei der Entwicklung moderner, wettbewerbsfähiger Maschinen ist die intensive Zusammenarbeit zwischen dem Sondermaschinenbauer Sprimag Spritzmaschinenbau in Kirchheim/Teck und der Dr. Erich Tretter aus dem benachbarten Rechberghausen. Der schwäbische Sondermaschinenbauer entwickelt und baut automatisierte Beschichtungs- und Lackieranlagen - ob zur funktionellen und dekorativen Beschichtung von Serienteilen oder zur Innenbeschichtung von Metallverpackungen wie Tuben, Dosen oder Getränkeflaschen. Sprimag ist einer der wenigen Anbieter am Markt, der nicht nur Lackieranlagen baut, sondern auch die passende Applikationstechnik entwickelt. Angefangen vom Spritzapparat über Membranpumpen, Materialdruckregler und Farbwechselsystem bis zu kompletten Lackversorgungen einschließlich Farbmischanlagen. Im hauseigenen Anwendungszentrum werden ständig neue Applikationstechniken entwickelt und vorhandene Produkte optimiert. "Der hohe Engineeringanteil ist ein wichtiger Aspekt, der uns von unseren Wettbewerbern abhebt", betont Konstruktionsleiter Dietmar Ramminger. Am Hauptsitz entwickelt und fertigt Sprimag die kompletten Anlagen. Das Unternehmen beschäftigt dort rund 160 Mitarbeiter. Niederlassungen gibt es in den USA und in Brasilien. Die internationale Ausrichtung spielt für das Unternehmen eine große Rolle, da die Kunden weltweit verteilt sind.
Extremsituation für Maschinenelemente
Die Beschichtungs- und Lackieranlagen sind Bestandteile von Fertigungslinien. Ist das Aluminiumbauteil tiefgezogen und zum Beispiel zur Tube geformt, mit Gewindering und Beschnitt versehen, kommen die Maschinen von Sprimag ins Spiel: Die Aluminiumteile werden mit Vakuumtrommeln aufgenommen und in Futter eingestoßen. Diese Futter werden auf eine Geschwindigkeit von bis zu 3.000 Umdrehungen in der Minute beschleunigt. Anschließend fahren Spritzapparate, die mit einer Düsenverlängerung ausgestattet sind, in das Innere der Bauteile hinein und lackieren sie von Innen aus. "Die kleinsten Tuben liegen in der Größenordnung von neun Millimeter - da ist Präzision gefordert und zwar für alle Maschinenbauteile und -elemente", schildert Dietmar Ramminger. Denn der Lack muss sauber verteilt werden. Dafür müssen die Lanzen zielgenau in die Tuben einfahren können. Kleinste Schwingungen in der Maschine können die Lanzen von ihrer exakten Position leicht abbringen. Das Unternehmen liefert seine Lackieranlagen an Märkte in der ganzen Welt. Dabei handelt es sich zum Beispiel um Maschinen für die Innenbeschichtung von Aerosol-Dosen und Getränkeflaschen mit Nasslack (HIL-64) oder mit Pulver (HIL-70) sowie für die Innenbeschichtung von Tuben mit Nasslack (HIL-60/-62) oder mit Pulver (HIL-72). Die Produktionsleistungen dieser Anlagen liegen je nach Ausbaustufe bei bis zu 250 Tuben oder Dosen in der Minute. Als strategische Erfolgsfaktoren bei der Umsetzung dieser Sondermaschinen gelten der Ausbau von System- und Innovations-Partnerschaften. "Qualität spielt bei den Sondermaschinen eine erhebliche Rolle", betont Ramminger: Bauelemente wie Kugelbuchsen, Wellen, Schienenführungen und Schwerlastkugelrollen bezieht Sprimag deshalb unter anderem vom Zulieferer Tretter. Das Unternehmen gehört schon seit 1994 zu den Partnern von Sprimag. Wie wichtig eine erfolgreiche Kooperation zwischen OEM und einem innovativen Zulieferer ist, zeigte sich ganz aktuell.
Probleme mit der Absaugung
Um den Lacknebel oder das Pulver, das beim Beschichtungsvorgang freigesetzt wird, sofort aufzunehmen, befindet sich in jeder Spritzmaschine eine Absaugung. Diese sorgt dafür, dass der Bauraum beim Spritzvorgang weitestgehend sauber bleibt. Je größer der Querschnitt der Absaugung ist, desto effizienter arbeitet sie. Der Querschnitt kann allerdings nicht beliebig groß gewählt werden. Denn im Bauraum befindet sich neben der Absaugung ein Großlager, in dem die Schienenführung sitzt, die für die Hubbewegung der Spritzeinheit verantwortlich ist. "Als Kunden ihre Maschinen reklamierten, weil wegen verschmutzter Bauteile die Absaugung nicht perfekt funktionierte, mussten wir schnell reagieren", erinnert sich Ramminger. Es musste eine Lösung gefunden werden, den Bauraum in der Maschine zu minimieren und damit mehr Platz für die Absaugung zu erhalten. Eine Möglichkeit bestand darin, die Führungsart der Spritztechnik zu ändern. Denn Linearführungen benötigen mehr Platz. Also musste eine Alternative her. "Bevor wir Linearführungen in unseren Maschinen einbauten, setzten wir Kugelbuchsen ein." Doch durch immer höhere Lasten, die aufgenommen werden müssen, durch immer höhere Wegstrecken, welche die Lanzen in den Tuben zurück legen und durch immer höhere Leistungen, die erbracht werden müssen, sind wir auf Schienenführungen umgestiegen. Kugelbuchsen fielen somit als Alternative aus. "Im Internet haben wir nach Möglichkeiten gesucht und sind auf die Drehmomentkugelbuchsen von Dr. Tretter gestoßen", freut sich der Konstruktionsleiter. Der Sondermaschinenbauer hat sich intensiv bei seinem Partner nach diesen innovativen Antriebselementen informiert. Gemeinsam fanden die Unternehmen eine Lösung.
Drehmomentkugelbuchsen als Alternative
Tretter liefert an Sprimag Drehmoment-Flanschkugelbuchsen mit Welle. Diese Drehmomentkugelbuchsen sind Antriebselemente zur Drehmomentübertragung bei gleichzeitiger Translationsbewegung. Bei diesem hochpräzisen Längsführungssystem haben Buchsen und Welle Kugellaufbahnen mit gotischem Profil. Die Kugeln haben Vier-Punkt-Kontakt mit leichter Vorspannung, daher können die Drehmomentkugelbuchsen auf engem Bauraum hohe Drehmoment- und Stoßbelastungen aufnehmen. Über die Kugelgröße kann dieses System spielfrei eingestellt und über eine entsprechende Vorspannung die Steifigkeit erhöht werden. "Das ist ein großer Vorteil im Vergleich zu normalen Kugelbuchsen", weiß Dietmar Ramminger. Die höhere Steifigkeit der Führung hat besonders Auswirkungen auf die Genauigkeit und das Schwenkverhalten. Denn durch die Massen, die während des Hubvorgangs der Spritzeinheit bewegt werden, kommt die Maschine leicht ins Schwingen. Der Polyamidkäfig und die optimierte Kugelumlenkung ermöglichen einen ruhigen, ruckfreien Lauf. Sprimag fertigt noch Schmierringe, die an die Einbauverhältnisse der jeweiligen Maschine angepasst sein müssen. Diese können über die Schmiernut mit Bohrung eingebracht werden. Die Flanschkugelbuchse hat beidseitige Abstreifer, diese dichten und halten das Schmiermittel zurück. "Das ist ein weiteres Argument, das für die Drehmomentkugelbuchsen spricht. Denn diese Abstreifer schirmen die Führungsbahnen ideal vor dem Nasslack ab, der durch den Spritzvorgang im Bauraum freigesetzt wird. Diese Abschirmung ist aber auch besonders bei Maschinen wichtig, die mit Pulver die Bauteile beschichten. "Denn das Pulver kann auf den Führungsbahnen abrasiv wirken und damit die Führungsbahnen zerstören. Während es mit den Schienenführungen hin und wieder zu Ausfällen kam, ist das Problem jetzt behoben", resümiert Dietmar Ramminger. Die Wandstärken und Kugeldurchmesser der Drehmomentkugelbuchsen sind optimiert, um eine kompakte Konstruktion zu ermöglichen. Durch den Flansch lässt sich die Buchse leicht montieren. Bei all diesen Vorteilen der Drehmomentkugelbuchsen können sie die gleichen Lasten aufnehmen und sind genauso leistungsstark wie Schienenführungen. In die Maschinen werden vier Wellen mit je zwei Drehmoment-Flanschkugelbuchsen eingebaut. Diese Buchsen sind so leistungsgerecht ausgelegt und hochwertig gefertigt, dass Standard-Elemente zum Einsatz kommen. "Sie sind montagefertig, wir müssen nur noch die Führungsstangen auf Länge bearbeiten."
"Teurer aber langlebiger
"Die Drehmomentkugelbuchsen sind zwar etwas teurer als die Schienenführungen", so Ramminger, "doch das gleicht die Langlebigkeit dieser Antriebselemente wieder aus." Der Konstruktionsleiter spricht die Kilometerzahl an, die diese Antriebselemente im Jahr zurücklegen müssen: Wenn der Maschinentakt auf 250 Teile in der Minute ausgelegt ist, und die Maschine im Dreischicht-Betrieb rund um die Uhr läuft, sind das über 5.000 Betriebsstunden im Jahr. Die Führungseinheit einer Maschine legt damit in diesem Zeitraum rund 16.500 Kilometer Hubweg zurück. "Unsere Maschinen zeichnet eine lange Lebensdauer aus", sagt er stolz. Die erfolgreiche Zusammenarbeit zwischen bewährt sich bereits seit einigen Jahren. "Wir haben einen hohen Anspruch an die Maschinenteile", wiederholt Ramminger: "Wir haben schlechte Erfahrungen mit Billigprodukten anderer Zulieferer gemacht, besonders aus dem Lagerbereich." Die entstehednen Kosten, wenn später in der Produktion ein Maschinenelement ausfällt, sind um ein Vielfaches höher. Das gilt besonders, wenn sich der Kunde im Ausland befindet. Der Monteur, der die Maschine reparieren soll, muss dann erst eingeflogen werden. "Da geben wir besser im Vorfeld mehr Geld aus. Der Kunde weiß das zu schätzen." bw
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