Millionen von Teilen mit Taktzeiten von bis zu 0,5 s im unterbrechungsfreien 24/7-Betrieb montieren – was vor wenigen Jahren utopisch klang, ist heute Realität. Wo früher aufwändig parametiert, programmiert, Drosseln eingestellt und Dämpfer gewechselt wurden, übernehmen heute verschleißfreie 24V-Achsen das Handling. Langwierige Inbetriebnahmen, Wartungen oder ungeplante Anlagenstillstände sollen so den Prozess nicht mehr behindern. Stattdessen heißt die Devise: Plug, work & relax.

Wartung und Kontrolle? Keine Zeit und kein Geld.

Sie werden es kennen. In Projekten rund um Automatisierung sind die Budgets knallhart kalkuliert. Schließlich soll die neue Anlage Effizienz bringen und Kosten einsparen. Ein ROI muss also auch schnell her. Wer hier das Thema „Wartung und Kontrolle“ anspricht, wird nur allzu häufig auf das fehlende Budget für Solches verwiesen. Wartungsfreiheit ist gefordert, und das nicht selten. Gerade in der Automotive-Industrie, aber auch in der Kosmetikbranche ist dieser Trend deutlich zu erkennen. Präventiv Dämpfer tauschen, das macht in der Realität kaum jemand.

Gerade einmal 5% der Kunden entscheiden sich beim Kauf einer Anlage für ein Ersatzteilpaket, wohl wissend, dass mit dem Ausfall einer einzigen Komponente schnell bis zu 6 Wochen Anlagenstillstand verbunden sein können.

Quelle: LMZ Lenkering

Dies ist der Tatsache geschuldet, dass die Budgets des Einkaufs auch heute noch von den Betriebskosten entkoppelt werden. Wie die Zuverlässigkeit der Anlage nach der Gewährleistungszeit aussieht, bleibt oft auf der Strecke. Die Folge: auf dem Markt werden immer wieder Anlagen angeboten, die die Garantiezeit gerade so überstehen. „Spätestens nach Ablauf der Gewährleistung kommen die Probleme, mit denen die Instandhaltung dann zu kämpfen hat. Ganz zu schweigen von den Produktionsausfällen, die damit verbunden sind. Doch was tun, um dem entgegenzuwirken?

Ihr Weg zu maximaler Anlagenverfügbarkeit

Das Ziel muss es sein, alles, was zu Störungen und damit zu Anlagenstillständen führen kann, zu eliminieren. Die optimale Montage ist ein Mix aus:

Innerhalb der LMZ-Montageanlagen werden 24V-Mechatronikachsen mit pneumatisch- oder vakuumbetätigten Greifern kombiniert; Bild: SCHUNK
  • Dynamik
  • Funktionalität
  • Energieeffizienz
  • Prozesssicherheit
  • Höchstmögliche Verfügbarkeit

Verschleißanfällige Dichtungen von Bandzylindern stehen ebenso auf der Blacklist wie Stoßdämpfer von Linearachsen oder frei zugängliche Drosseln, die allzu gerne unsachgemäß ein- bzw. verstellt werden.

Die Lösung: Die für den Bediener zugängliche Prozessebene von der darunter liegenden Versorgungsebene und der darüberliegenden Medienebene konsequent trennen.

Diese konstruktiven Maßnahmen in Verbindung mit der Verwendung störunanfälliger Komponenten führen zur Steigerung der Prozesssicherheit. Sie sind Teil eines Konzepts, mit dem der Wegwerfmentalität konsequent begegnet wird. Der Fokus liegt auf zwei Punkten: Die einfache Inbetriebnahme und die dauerhaft hohe Anlagenverfügbarkeit. Fett- und damit wartungsfreie Kunststoffführungen sind ebenso Bestandteil des Konzepts wie langlebige, wartungsarme und Retrofit-taugliche Komponenten.

Praxisbeispiel: Die 24V-Linearachsen SCHUNK ELP

Statt wie bei pneumatischen Modulen Drosseln einzustellen oder wie bei elektrisch gesteuerten Modulen neue Verfahrsätze aufzuspielen, wird bei der SCHUNK ELP lediglich mechanisch die Endlage definiert und Ein- bzw. Ausfahrgeschwindigkeit an zwei Drehcodierschaltern reguliert. Alles andere übernimmt eine Auto-Learn-Funktion: Während des Einlernvorgangs wird die maximal mögliche Geschwindigkeit bei jeweils aktueller Zuladung berechnet. Abhängig vom Gesamthub beschleunigt und bremst die Einheit automatisch. Schläge, Schwingungen sowie eine unkontrollierte Fahrt mit Maximalgeschwindigkeit sind damit ausgeschlossen.

Im Gegensatz zu pneumatischen Linearmodulen müssen bei SCHUNK ELP Linearachsen keine Stoßdämpfer getauscht werden. Stattdessen bremst die Einheit automatisch über den Lineardirektantrieb; Bild: SCHUNK

Stattdessen fährt die Achse harmonisch und damit material- und peripherieschonend in die Endlage. Ändert sich das Teilegewicht, genügen wenige Hübe, bis die selbstständige Programmierung abgeschlossen ist. Weitere Vorteile sind:

  • Energieketten halbieren ihren Umfang, weil lediglich zwei 24V-Kreise für die Sensorik/Logik bzw. für die Aktorik aufgebaut werden müssen
  • Elektrische Achse ist rund 20 dB leiser als ihr pneumatisches Pendant
  • Günstige Energiekosten im Vergleich zu Pneumatikmodulen
  • Dauerhafte Prozesssicherheit der Achsen

Ein Best-Case Beispiel von LMZ zeigt eine Montageanlage, die im 24/7-Betrieb mit einer Zykluszeit von 1,2 s läuft, bereits Millionen von Bauteilen produziert hat und seit der Inbetriebnahme keinen einzigen Serviceeinsatz benötigte.

Zahlt sich die Investition wirtschaftlich aus?

Obwohl Anwender im Vergleich zu pneumatischen Achsen rund das Doppelte investieren müssen, zahlt sich das verschleißfreie Modul aus.

Bei 40 Mio. Zyklen Gesamtleistung und einem Wartungsintervall von 5 Mio. Zyklen summieren sich bei pneumatischen Achsen allein die Kosten für Verschleißteile, Arbeitszeit und Produktionsausfall.

Wenn auf vorbeugende Instandhaltung gänzlich verzichtet und erst bei einem Ausfall von Komponenten eingegriffen wird, kommt ein enormer Kostenfaktor hinzu: Die dann entstehenden Ausfallzeiten gehen weit über die Kosten der wartungsfreien Achsen hinaus.

Unser Fazit

Der Trend zu mechatronischen Komponenten ist deutlich zu erkennen. Zum einen gewinnen die Energiekosten immer stärker an Bedeutung. Auf der anderen Seite werden mechatronische Komponenten immer preiswerter. Der besondere Vorteil dieser Komponenten liegt allerdings in der Prozesssicherheit: So lässt sich hier die Einrichter Ebene sehr viel leichter von der Bediener-Ebene trennen als bei pneumatischen Komponenten. Die Folge ist, dass Manipulationen und Fehlbedienungen deutlich reduziert werden können. Der starke Einsatz der 24 V-Technologieunseres Partners SCHUNK bringt weitere Vorteile mit sich: Wir brauchen keinen Frequenztrichter und können direkt mit der 24 V-Stromversorgung auf die Achsen gehen. Zwei Stecker genügen: einer für die Hauptspannung und einer für die Steuerspannung.

Dennoch werden auch Komponenten im Spannungsbereich >400 V ihre Berechtigung behalten. Wir haben zum Teil größere Anwendungen mit Taktzeiten von 0,54 s, die lassen sich bei Rundschalteinheiten nicht auf 24V-Basis realisieren. Bei kleinen Pick & Place-Lösungen hingegen ist die 24 V-Technologie höchst relevant.

Dennis Lenkering (B.Sc.)
Maschinenbauingenieur und Geschäftsführer von LMZ Lenkering mit einer tiefen Leidenschaft für digitalisierte, intelligente und automatisierte Produktionsketten.
Torben Fangmann
Marketing- und Kommunikationsmanager mit Inhaltsfokus auf industrielle Themen und branchenspezifische Entwicklungen aus Automatisierung und Industrie 4.0.