Fachartikel aus MECHATRONIK 11/2017, S. 18 bis 21
Dr. Erich Tretter
Schlanksein macht dynamisch
Mit Hub-Dreh-Modulen von Dr. Tretter konstruiert Philipp Hafner kompakte Fertigungs- und Messanlage für schnelle Prozesse.
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| Die neuen Hub-Dreh-Module von Dr. Tretter setzen sowohl Linear- und Dreh- als auch Positionierbewegungen in einer kompakten Einheit um. (Bild: Dr. Erich TRETTER GmbH + Co.) |
Die Philipp Hafner GmbH & Co. KG aus dem schwäbischen Fellbach bei Stuttgart zählt zu den führenden Herstellern kundenspezifischer Fertigungsmesstechnik. Bei einer vollautomatischen Maschine in Modulbauweise, die unter anderem Mess-, Montage- und Kennzeichnungsaufgaben übernimmt, kommen die neuen Hub-Dreh-Module von Dr. Tretter zum Einsatz. Diese führen sowohl Linear- und Dreh- als auch Positionierbewegungen in einer kompakten Einheit aus. Weil die Konstrukteure damit extrem schlank bauen können, arbeitet die Maschine sehr dynamisch. Anwender erreichen schnelle Taktraten und eine hohe Energieeffizienz.
„Die Anforderungen an die Messtechnik sind in den vergangenen Jahren deutlich gestiegen“, resümiert Ulla Böhringer, Geschäftsführende Gesellschafterin bei der Philipp Hafner GmbH & Co. KG. „Insbesondere in der Automobilindustrie werden die Toleranzen bei den Bauteilen immer enger, gleichzeitig nimmt die Variantenvielfalt der Werkstücke zu.“ Philipp Hafner zählt zu den führenden Spezialisten für anspruchsvolle kundenspezifische Fertigungsmesstechnik. Das familiengeführte Unternehmen kann auf eine 90-jährige erfolgreiche Firmengeschichte zurückblicken. Die Kernkompetenz der Schwaben liegt in der taktilen Messung eng tolerierter Werkstücke: Die Maschinen erfassen präzise die Geometrie dreidimensionaler Teile. Erforderlich ist dies unter anderem für kontrollierte Produktionsabläufe. Die Besonderheit ist, dass diese Anlagen bei den Kunden nicht in klimatisierten Messräumen stehen, sondern direkt in Fertigungslinien integriert sind. Damit müssen sie auch bei Temperaturschwankungen oder verschmutzten Oberflächen verlässlich ihren Dienst verrichten, denn schon kleinste Abweichungen von den zulässigen Werten können die Prozesse erheblich stören oder zu Schäden führen. Die Anwender kommen überwiegend aus der Automobilbranche. So finden sich die zu vermessenden Bauteile in kritischen Bereichen wie in der Lenkung, in Achsen, im Motor, im kompletten Antriebsstrang bis hin zu den Felgen in den Rädern.
Am Standort Fellbach beschäftigt Philipp Hafner etwa 120 Mitarbeiter. Sie entwickeln die Maschinen, montieren sie und nehmen sie in Betrieb – immer in enger Abstimmung mit den Anwendern. „Bei vollautomatisierten Anlagen können die Durchlaufzeiten sechs bis zwölf Monate betragen“, erklärt Ulla Böhringer. In der Regel handelt es sich dabei um individuelle Lösungen, seltener auch um Kleinserien. Das Gros geht zu Anwendern in Deutschland, bis zu 30 Prozent ins Ausland – mit steigender Tendenz. Denn die Internationalisierung spielt für das Unternehmen eine immer größere Rolle.
Schnelle Arbeitsabläufe gefordert
„Was uns auszeichnet?“ Da muss Ulla Böhringer nicht lange überlegen. „Wir haben eine sehr hohe Beratungskompetenz und können Systeme erarbeiten, die genau den Wünschen und Anforderungen unserer Kunden entsprechen.“ Dazu gehört auch ein neues Konzept einer vollautomatischen Anlage – insbesondere für Kolben in Verbrennungsmotoren. Sie kann diese nicht nur messen, sondern auch Kolbenringe, -bolzen und Sicherungsringe montieren sowie die Kolben wiegen, mit Tinte oder Laser beschriften und abschließend mittels Kameratechnik prüfen.
„Weil es sich dabei nicht um eine klassische Sondermaschine für die Fertigungsmesstechnik handelt, erzielen wir mit diesem System eine innovative Neuentwicklung “, erläutert Tim Eißele, Projektleiter Konstruktion bei Philipp Hafner. Die Entwicklung besteht aus einem bis zu 100 Meter langen Transportsystem mit Werkstückträgern. Dieses verbindet einzelne Stationen, die der Anwender ganz nach seinen Anforderungen anpassen und bei Bedarf jederzeit erweitern kann. Der Projektleiter nimmt einen Werkstückträger, setzt ihn auf das Transportband und legt das Bauteil darauf – einen Kolben für einen Automobilhersteller. „Der Kunde erwartet eine hohe Bearbeitungsqualität in extrem kurzer Zeit“, sagt er und startet eine der Stationen.
Über eine Einzugseinheit wird der Werkstückträger vom Transportsystem in die Station gezogen und dockt dort an. Eine Aufnahme fährt von unten durch eine Bohrung durch ihn hindurch und hebt den Kolben soweit hoch, bis er die Montageposition für den jeweiligen Kolbenring erreicht. „Die Anlage hievt das Werkstück aber nicht nur in die entsprechende Höhe“, erläutert Eißele, „Je nachdem, um welche Station es sich handelt, muss es auch in eine bestimmte Winkellage positioniert oder um 360 Grad gedreht werden.“
Das Stichwort heißt Downsizing
„Ob die jeweilige Station nun montiert, misst oder andere Schritte ausführt, die Bewegungen müssen schnell und dynamisch erfolgen, um die geforderten Taktraten erfüllen zu können“, erläutert Eißele. Bei Recherchen nach passenden Komponenten, die diese Bewegungen ausführen können, stieß das Konstruktions-Team auf die neuen Hub-Dreh-Module seines Zuliefer-Partners Dr. Tretter aus dem knapp 40 Kilometer entfernten Rechberghausen.
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| Mit seiner schlanken Bauweise beansprucht das Hub-Dreh-Modul nur wenig Bauraum. (Bild: Dr. Erich TRETTER GmbH + Co.) |
Das Besondere an den kompakten Elementen: Die Spindel bildet gemeinsam mit der Drehmomentwelle eine Einheit. Damit können sie sowohl separate als auch kombinierte Bewegungsabläufe wie Positionierungs-, Linear- und Drehbewegungen umsetzen. „Für Translation und Rotation benötigen konventionelle Lösungen in der Regel mindestens zwei Elemente“, weiß Holger Schmidt, Technischer Verkauf bei Dr. Tretter, der Philipp Hafner bei diesem Projekt betreut. Eine Linearführung setzt beispielsweise die vertikale, eine Spindelachse die horizontale Bewegung um, ein Drehlager übernimmt die Rotation. „Dazu kommt: Die Anzahl an Komponenten würde mit einem herkömmlichen System sehr viel mehr Bauraum beanspruchen und die Antriebe müssten entsprechend ausgelegt werden, um die Masse schnell bewegen zu können", sagt Eißele. Anders hingegen bei den Hub-Dreh-Modulen. Sie benötigen wenig Platz, und die Antriebe können wegen des geringeren Gewichts deutlich kleiner dimensioniert werden. Konstrukteure setzen damit insbesondere in der Automatisierungstechnik sehr dynamische Anwendungen um und erzielen gleichzeitig positionsgenaue Bewegungsabläufe.
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