KONSTRUKTION UND ENTWICKLUNG. Das Trendmagazin der Konstruktionsbranche

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Louisa Beutel
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1 KONSTRUKTION UND ENTWICKLUNG Das Trendmagazin der Konstruktionsbranche 14: TITELTHEMA Heidenhain: Gekonnt am Limit bewegen 08: MACHER Zimmer Group:..., dass Industrie 4.0 wahr wird 18: MÄRKTE Fotoreportage: Stuttgart 21 19: TECHNOLOGIEN Spezial: Antriebs- und Steuerungstechnik

2 GEKONNT AM LIMIT BEWEGEN SENSORIK, MESS- UND PRÜFTECHNIK In Reih und Glied auf engstem Raum: die Montagemodule im Stiwa LTM-CI Hochleistungs-Montagesystem. 14 SPEZIAL Antriebs- und Steuerungstechnik

Stiwa ist einer der wegweisenden Maschinenbauer im Bereich Automation. Jüngste Entwicklung ist das Hochleistungs-Montagesystem LTM-CI für sehr kleine Baugruppen.

3 Stiwa ist einer der wegweisenden Maschinenbauer im Bereich Automation. Jüngste Entwicklung ist das Hochleistungs-Montagesystem LTM-CI für sehr kleine Baugruppen. Für seine Genauigkeit und Schnelligkeit sorgen unter anderem das Heidenhain-Längenmessgerät LIC 4000 und das Linearmesssystem Kit LA von Numerik Jena beides Produkte aus der Heidenhain-Gruppe. Stiwa ist führend im Bereich der Hochleistungsautomation. Unter dem Dach der Stiwa Holding sind die Geschäftsbereiche Automation, Zulieferproduktion, Labor- und Gebäudeautomation sowie Aftersales und Manufacturing Software gebündelt. Um auch künftig den Marktanforderungen gerecht zu werden, entwickelte das Unternehmen ein adaptives Hochleistungssystem für die effiziente Montage von Kleinteilen, das LTM-CI System. Hochleistungs-Montagesystem im Baukastenprinzip Die Aufgabe an sich klingt bereits anspruchsvoll: Für die Hochleistungsmontage sehr kleiner Baugruppen wie z. B. Kameras oder Lautsprecher, die in Smartphones Anwendung finden, müssen kleinste Teile mit maximal 15 mm Raumdiagonale zusammengefügt werden. Hohe Stückzahlen und hohe Genauigkeitsanforderungen treffen dabei auf komplexe Prozessabläufe. Stiwa erweiterte das ohnehin hohe Anforderungsprofil von sich aus noch um weitere Punkte. Dazu gehörte unter anderem ein modularer Aufbau, der die Anlage flexibel erweiterbar und anpassungsfähig, einfach zu transportieren und für Wartungsarbeiten leicht zugänglich macht. Ergebnis ist das Hochleistungs-Montagesystem LTM-CI. Es besteht aus 90 mm breiten Montage- Richtungsweisend: die absoluten Heidenhain-Längenmessgeräte LIC 4000 an der X- und der Y-Achse der Linearmotoreinheiten. SPEZIAL Antriebs- und Steuerungstechnik 15

Robert Adam-Thaller, Abteilungsleiter Produktmanagement bei Stiwa»Wir wollen unseren Kunden maximale Verfahrgeschwindigkeiten bei maximaler Prozesssicherheit bieten.

«flexibel, schnell und hochgenau Die zu montierenden Baugruppen durchlaufen die Anlage von Station zu Station.

Ändert sich der Montageprozess, kann das LTM-CI-System ganz einfach durch den Wechsel von Werkzeugen in den Modulen oder auch durch den Austausch ganzer Module an die neue Aufgabe angepasst werden.

4 Robert Adam-Thaller, Abteilungsleiter Produktmanagement bei Stiwa»Wir wollen unseren Kunden maximale Verfahrgeschwindigkeiten bei maximaler Prozesssicherheit bieten. Das geht nur mit einer absoluten Messtechnik, die immer genau weiß, in welcher Position sich das jeweilige Modul gerade befindet.«flexibel, schnell und hochgenau Die zu montierenden Baugruppen durchlaufen die Anlage von Station zu Station. Dabei hat jedes einzelne Montagemodul eine exakt definierte Aufgabe und ist dafür mit dem geeigneten Werkzeug ausgestattet. Ändert sich der Montageprozess, kann das LTM-CI-System ganz einfach durch den Wechsel von Werkzeugen in den Modulen oder auch durch den Austausch ganzer Module an die neue Aufgabe angepasst werden. Bei Automationssystemen von Stiwa kommt es besonders darauf an, dass jeder Montageschritt mit höchstmöglicher Genauigkeit, Perfektion und Schnelligkeit ausgeführt wird. Schnelligkeit heißt dabei vor allem: Wege schnell zurückzulegen. Denn Wege sind unproduktive Zeiten, die es zu minimieren oder ganz zu vermeiden gilt. Robert Adam-Thaller, Abteilungsleiter Produktmanagement bei Stiwa, bringt diese Lösungsstrategie auf den Punkt: Nur wer sich gekonnt am Limit bewegt, kann das Maximum erreichen. Deshalb kommen in den Montagemodulen auch ausschließlich absolute Längenmessgeräte aus der Heidenhain-Gruppe zur Positionsbestimmung zum Einsatz: das Heidenhain-Längenmessgerät LIC 4000 und das Linearmesssystem Kit LA von Numerik Jena. Eigenentwicklungen mit Unterstützung starker Partner Klein und optimal integriert: das Linearmesssystem Kit LA von Numerik Jena in einem Greiferarm des Stiwa LTM- CI Systems. modulen, von denen jeweils acht einen Rahmen bilden. Die sich daraus ergebende Rahmenbreite von 720 mm entspricht der durchschnittlichen menschlichen Schulterbreite und sorgt für leichte Zugänglichkeit. Zwei Rahmen wiederum sind mit einer Breite von mm eine ideale Transporteinheit, die ganz einfach auf eine Standardpalette verfrachtet werden kann. Den Antrieb der Module übernehmen aufgrund der geometrischen Anforderungen eigens entwickelte Linearmotoren. Sie sind mit Heidenhain- Längenmessgeräten LIC 4000 ausgestattet. Entscheidend für die Auswahl dieser Messgeräte waren für Stiwa neben der absoluten Positionsmessung die Genauigkeit und der geringe Platzbedarf in den ohnehin schon knapp bemessenen Modulen. Robert Adam-Thaller begründet dies ganz einfach: Wir wollen unseren Kunden maximale Verfahrgeschwindigkeiten bei maximaler Prozesssicherheit bieten. Das geht nur mit einer absoluten Messtechnik, die immer genau weiß, in welcher Position sich das jeweilige Modul gerade befindet. Das LIC 4000 ermöglicht Verfahrgeschwindigkeiten von bis zu 600 m/ min und gewährleistet damit die von Stiwa gewünschte hohe Dynamik. Da diese auch zu einer gewissen Wärme-Entwicklung in der Maschine führen kann, eignen sich die Längenmessgeräte für Temperaturen bis +70 C. Prozesssicherheit stellt auch ein fast 16 mm² großes Abtastfeld für den Maßstab sicher. Es macht das LIC 4000 besonders unempfindlich gegen Verschmutzungen. Der Abtastkopf selbst befindet sich in einem dichten Gehäuse, das die Schutzart IP67 erfüllt. Absolutes Längenmessgerät: Positionen hochgenau und dynamisch ermitteln. 16 SPEZIAL Antriebs- und Steuerungstechnik

5 Gleichzeitig bietet das LIC 4000 in Sachen Genauigkeit eine hohe Auflösung bis zu 1 nm. Diese extrem kleinen Messschritte erzielt Heidenhain, indem die Messsignale der Inkrementalspur sehr hoch interpoliert und mit der Absolutspur zu einer absoluten Positionsinformation verknüpft werden. Als Maßverkörperung dient eine Metallur -Absolutspur. Sie besitzt durch ihren speziellen optischen Aufbau mit reflektierender Goldschicht eine nahezu planare Struktur, die wie auch das Abtastfeld besonders unempfindlich gegen Verschmutzungen ist. Messtechnik im Miniaturformat An den Kinematik-Modulen werden zum Beispiel Greifer oder andere Werkzeuge montiert. In den Greifern sorgen die absoluten Längenmessgeräte Kit LA von Numerik Jena, dem zur Heidenhain-Gruppe gehörenden Spezialisten für miniaturisierte Messsysteme, für die hochgenaue Positionsmessung. Die extrem kleinen Längenmessgeräte liefern trotz ihrer Miniaturisierung die notwendige Messgenauigkeit für die geforderte hochgenaue Positionierung der Greifer. Sie bieten bei einer Baugröße des Messkopfs von mindestens 37 mm Länge, 16 mm Breite und vor allem nur 4,5 mm Höhe eine Auflösung bis zu 78 nm bei Verfahrgeschwindigkeiten bis zu 10 m/s. Die Datenverbindung der Längenmessgeräte zur Steuerung auf der AMS MES-CI läuft, eine von Stiwa entwickelte Software-Suite mit einem Leistungsumfang von SPS-Bewegungssteuerung bis zur ERP- Anbindung stellt die Heidenhain EnDat-Schnittstelle her. Neben Schnelligkeit und Zuverlässigkeit der digitalen Schnittstelle sind Platzbedarf und Montagefreundlichkeit entscheidende Argumente für Stiwa. Robert Adam-Thaller: Unsere Entwicklungsabteilung bevorzugt EnDat. Nicht nur wegen der digitalen Daten und der damit verbundenen Möglichkeiten, sondern auch wegen der dünnen, biegewilligen Kabel, die die Montage erleichtern und vor allem in Schleppketten sehr vorteilhaft sind. Der Tatsache, dass der Einsatz solch hochwertiger Technik die Kosten für Anlagen und Maschinen in die Höhe treiben kann, entgegnet Robert Adam-Thaller: Wer gesamtheitlich kalkuliert, achtet bei Anlagen für die Hochleistungsautomation nicht nur auf den Maschinenpreis. Er berücksichtigt vielmehr die Produktivität der Anlage und ihre Lebenszeit. Je höher und länger diese sind, desto kleiner ist der Anteil der Maschinenkosten am einzelnen gefertigten Teil. Bei beiden Faktoren liegen unsere Anlagen im Spitzenbereich. Sie sind extrem schnell und genau und dadurch hochproduktiv, nicht zuletzt auch dank der Heidenhain-Messgeräte. Und unsere Anlagen haben eine extrem lange Einsatzzeit, weil sie einfach an neue Aufgaben angepasst werden können. W

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