Alexander Bürkle Robotic Solutions hat sich auf die Automatisierung von Fertigungsprozessen spezialisiert. Für ihre kundenspezifischen Lösungen setzen sie Roboterzellen ein, die sich schnell und leicht verschieben lassen. In einer Handling-Einheit zur Beschickung von CNC-Maschinen übernehmen Zahnstangengetriebe diese Aufgabe. 

Das Dienstleistungsangebot des Automatisierungsexperten Alexander Bürkle Robotic Solutions beinhaltet neben der Modernisierung und Wartung von Anlagen auch die Entwicklung schlüsselfertiger Systeme. Mittlerweile hat das Unternehmen aus Singen mehr als 250 Automatisierungssysteme entwickelt und installiert. Das Herzstück jeder Anlage ist eine verschiebbare Zelle, in der sich ein Industrie- oder Leichtbauroboter befindet. Dieser kann für die verschiedenen Anwendungen eingesetzt werden – für Pick-and-Place-Aufgaben ebenso wie für die Durchführung von Schweißfügungen, Qualitätskontrollen oder die Beschickung von CNC-Maschinen in der Metallverarbeitung. 

Die flexible Handlingzelle hat für den Maschinenbetreiber einen Vorteil: „Falls der Roboter ausfallen sollte, lässt sie sich einfach zur Seite bewegen, sodass die Maschine manuell bestückt werden kann“, erklärt Simon Potzkai, Vertriebsingenieur bei Alexander Bürkle Robotic Solutions, das Konzept. „Würde man eine statische Anlage konstruieren, müsste man sie so planen, dass der Werker an jeden Ort der Maschine gelangen kann. Das wäre viel aufwändiger als die Entwicklung einer anwendungsspezi-fischen Verschiebe-Vorrichtung.“

Bei der Automatisierung einer CNC-Fräsmaschine für die Metallbearbeitung war die Konstruktion der beweglichen Roboterzelle nicht einfach. Die Herausforderung bestand vor allem im Gewicht der Handling-Einheit: Herkömmliche Lineartechnik, die Alexander Bürkle sonst für seine Anlagen verwendet, eignete sich nicht für die Traglast von 1.650 kg. Auf der Suche nach einer Alternative stießen die Ingenieure auf die Zahnstangengetriebe von Leantechnik. 

Spezielle Konstruktion für eine präzise Positionierung 

Für Anwendungen, die eine hohe Positioniergenauigkeit und Querkraftaufnahme erfordern, hat Leantechnik die Zahnstangengetriebe der Lifgo-Serie entwickelt. Die Besonderheit der Getriebe liegt in der 4-fach-Rollenführung der Zahnstange: Sie sorgt für einen besonders präzisen Hub und ermöglicht hohe Traglasten. Aufgrund dieser Eigenschaften eignet sich die Lifgo-Serie für den Einsatz in Handling- oder Verpackungsanlagen. Leantechnik fertigt die Getriebe in unterschiedlichen Baureihen mit Hubkräften zwischen 2.000 N und 25.000 N und einer Hubgeschwindigkeit von 3 m/s. Neben der Ausführung Lifgo gibt es auch Varianten für Anwendungen mit langen Verfahrwegen oder für Greif- und Zentrierbewegungen. Besonders laufruhig sind die Zahnstangengetriebe der Reihe Lifgo SVZ, da ihre schräggestellten Zähne nur wenig Reibung verursachen. 

Zahnstangengetriebe machen Roboterzelle mobil

Das Ingenieursteam von Alexander Bürkle Robotic Solutions wählte für die Verschiebe-Einheit der CNC-Maschine Zahnstangengetriebe der Lifgo-Baureihe 5.1. Diese Getriebe weisen eine statische Tragzahl von 51.200 N und eine Hubkraft von 3.800 N auf und halten dem hohen Gewicht der Roboterzelle deshalb zuverlässig stand. Da die Verschiebe-Einheit einen Verfahrweg von 1.200 mm bewältigen muss, entschieden sich die Automatisierungsspezialisten für die Baureihe Lifgo 5.1 linear. Durch die Aneinanderreihung beliebig vieler Zahnstangen kann diese Getriebe-Variante auch sehr lange Hübe ausführen.   

Stahlplatte trägt Roboter

Der Kunde hatte für seine CNC-Maschinen mehrere Verschiebeeinheiten bestellt. Jede der Roboterzellen ruht auf einer Stahlplatte, unter der sich drei Holme mit den Abmessungen 80 x 80 mm befinden. An den Holmen sind Führungsschienen und Führungswägen angebaut sowie pro Zelle drei Lifgo-5.1-linear-Zahnstangengetriebe. Die Führungsschienen sind über 10 mm starke Metallplatten mit dem Hallenboden verbunden, für den Antrieb der Verschiebeeinheit sorgt ein Drehstrom-Getriebemotor.

Eine Vorgabe des Maschinenbauers lautete, dass das Verfahren der Roboterzelle nicht länger als 30 Sekunden dauern sollte. Zudem galt es zu berücksichtigen, dass die Zelle durchschnittlich zwei bis dreimal pro Schicht hin und her bewegt wird. Mithilfe der Lifgo-5.1-linear-Getriebe konnten die Ingenieure diese und alle weiteren Anforderungen des Kunden erfüllen. 

Zahnstangengetriebe für Handling- & Positioniersysteme

Neben den Lifgo-Zahnstangengetrieben fertigt Leantechnik auch Ausführungen mit rundgeführter Zahnstange. Die Lean-SL-Getriebe eignen sich für einfache synchrone Hubaufgaben ohne Querkraftaufnahme. Sie verfügen über eine rundgeführte Zahnstange, die einen großen Durchmesser sowie eine breite Verzahnung aufweist und daher besonders biegesteif ist. Lean-SL-Zahnstangengetriebe gibt es in verschiedenen Größen mit Hubkräften von 300 N bis 25.000 N. Die Getriebe erzielen Hubgeschwindigkeiten von bis zu 0,6 m/s und können in unterschiedlichen Anwendungen eingesetzt werden – in Hubtischen ebenso wie in Transfer- oder Shuttle-Anlagen.
Da die Lifgo- und Lean-SL-Serie im Baukastensystem gefertigt werden, lassen sie sich beliebig miteinander kombinieren. Anwender können deshalb mit den Zahnstangengetrieben nahezu jedes denkbare Handling- oder Positioniersystem konstruieren. Zudem plant und fertigt Leantechnik auch teil- und funktionsfertige Anlagen nach Vorgaben des Kunden unter dem Namen LeanSystems.