Die technologische Entwicklung von Maschinen schreitet rasant voran. In nahezu allen industriellen Anwendungen dominieren elektronisch geregelte Servoantriebe die Automation. Doch selbst in Anlagen mit 20 oder mehr Servoachsen gibt es immer noch Aufgaben, die sich mit rein mechanischen Konstruktionen lösen lassen. „Oft sind sie sogar die bessere Alternative“, meint Reinhard Meltsch, Leiter Konstruktion bei Leantechnik. Auf Basis lineargeführter Zahnstangengetriebe realisieren er und sein Team Anlagen, die Horizontal- und Vertikalhübe auf mechanischer Basis miteinander kombinieren. So war es auch möglich, für die Verpackungsmaschine eines Großkunden aus der Papierhygieneindustrie ein Antriebskonzept zu entwickeln, das 24/7 Zellulosestoff mit Hochgeschwindigkeit zu mehreren Windeln zusammenführt, bevor diese gruppiert zur eigentlichen Verpackungseinheit gelangen. Der vollständige Prozess dauert nur wenige Sekunden.

Hubtische kommen in unterschiedlichen Versionen mit verschiedenen Hublängen in der Fahrzeugfertigung zum Einsatz.

Für die eingesetzte Fördertechnik bedeutet das extrem schnelle Bewegungen. Gefahren wird ein Hub von 140 Millimetern in 0,3 Sekunden. Die dafür erforderliche Technologie stammt aus dem Lifgo-Baukasten des Oberhausener Getriebespezialisten. So bewegen zwei Lifgo-Getriebe das Stegband, das am gegenüberliegenden Ende mit einem Scharnier befestigt ist. Während dieser High-Speed-Bewegung fördern sie eine Last von 470 Kilogramm. „Die verbauten Zahnstangengetriebe zeigen sich selbst bei solch hochfrequenten Bewegungen von ihrer belastbarsten Seite und halten ein Maschinenleben lang“, erklärt Meltsch. Fragt man ihn nach den Vorteilen der mechanischen Synchronisation, so ist seine Antwort eindeutig: „Mit unseren Zahnstangengetrieben aus der Lifgo-5-Serie setzen wir bewusst auf ein einfaches System mit eingebautem Absolutwertgeber. Die Integration von Hub-, Führungs- und Positionieraufgaben in einer Einheit verschlankt den komplexen Automatisierungsprozess und der Anlagenbauer muss sich um den weiteren Betrieb der Getriebe keine Sorgen machen.“

Lifgo 5 umfasst zwölf Getriebe: vier Varianten – mit einer oder zwei Zahnstangen, als Linearversion für lange Fahrwege oder als Excenter-Variante, bei der das Zahnflankenspiel individuell eingestellt werden kann – in jeweils drei Baugrößen (5.0, 5.1 und 5.3). Speziell für Lasten bis zu 2,5 Tonnen konzipiert ist die vierte Baugröße Lifgo 5.4, die um 57 Prozent belastbarer sein soll als Lifgo 5.3.

Teilen und wirken

Die Baugröße 5.4 erreicht serienmäßig eine Hubgeschwindigkeit von drei Meter pro Sekunde. Die Hubkraft beträgt 25.000 N, das Drehmoment 1.000 Nm und die Beschleunigung 50 m/s². Gefordert ist diese hohe Leistungsfähigkeit bei der Bearbeitung von weichen und klebrigen Teigen in der Backwarenindustrie. Das Herzstück einer solchen Aufarbeitungslinie ist die Teilteig- und Wirkmaschine für Brote und Brötchen. Zwei konstruktive Elemente sind für das präzise Portionieren und Formen der Teiglinge verantwortlich: Geteilt wird über einen Drehschieber, rundgewirkt über einen Trommelwirker. Die Kombination beider Arbeitsschritte erlaubt das gewichtsgenaue Verarbeiten mit 65 Zyklen pro Minute. Die dafür erforderliche synchrone Hubbewegung des Zuführkolbens von 200 Millimetern übernimmt ein Lifgo-5.4-Getriebe mit Führungseinheit und Zahnstange.

Im Dauerbetrieb der Maschine kommt einiges zusammen: 3.900 Doppelhübe pro Stunde und das bei Umgebungstemperaturen von bis zu 40 °C, mehlstaubiger Luft und Ablagerungen im Innenraum der Maschine. Zum Einsatz kommen die Getriebe von Leantechnik auch in der Automobilindustrie, wie im englischen Oxford, dem Geburtsort des BMW Mini-Coopers. Täglich rollen hier bis zu 900 „Minis“ vom Band und machen sich auf den Weg zu ihren neuen Besitzern. Innerhalb der Fertigungsstraße im Werk sind vier Lean-SL-5.3-Getriebe in einem Hubtisch verbaut. Im Verbund mit zwei Servomotoren heben sie die Karosserien vor ihrer Weiterverarbeitung mit einer Genauigkeit von 0,05 Millimetern an. Bei der Lean-SL-Reihe handelt es sich um Getriebe mit rund geführter Zahnstange für einfache synchrone Bewegungen. Die günstigere Alternative zur Lifgo-Serie ist in drei Baugrößen (5.1, 5.2 und 5.3) sowie zwei verschiedenen Ausführungen verfügbar. „Sie empfehlen sich immer dann, wenn keine oder nur geringe Querkraftaufnahme benötigt wird oder wenn eine exakte Führung bereits vorhanden ist und eine Überdefinition verhindert werden soll“, erläutert Reinhard Meltsch. Mit ihrem großen Durchmesser und der breiten Verzahnung der Zahnstange erreichen die Getriebe eine hohe Biegesteifigkeit – Faktoren, die im Mini-Werk in Oxford eine zentrale Rolle spielen. Hier heben sie für mindestens zwölf Jahre, wie Leantechnik betont, 1,8 Tonnen innerhalb von zwei Sekunden auf eine Höhe von 475 Millimetern. Realisiert hat den Hubtisch das Ingenieurteam der Produktsparte Leantranspo. Es steht Anwendern immer dann beratend zur Seite, wenn zusätzlich zu den Getrieben noch Anbauteile, Motoren und Stahlbau benötigt werden. So wird aus den Lifgo- und Lean-SL-Getrieben eine Leantranspo-Anlage für horizontale oder vertikale Bewegungen.

Den Lifgo- und Lean-SL- Serien gemein ist eine Zahnstange, die geführt an einem Ritzel entlangfährt. Während die Zahnstangen in den Lifgo-Getrieben 4-fach-rollengeführt sind, verfügen die Lean-SL-Elemente über rund geführte Zahnstangen. Je nach Hubaufgabe und Bewegungserfordernis wird entweder die Zahnstange oder das Ritzel angetrieben. Das mechanische Grundprinzip und die Zusammenführung von Antrieb und Führung in eine Einheit funktioniert ohne aufwendige Elektronik. „Das Ergebnis sind individuelle Anlagen, in denen die Getriebe genau dort sitzen, wo sie mechanisch gebraucht werden“, wie der Leantechnik-Konstruktionsleiter abschließend betont. cs