Beteiligt sind unter anderem Hochleistungskunststoffe von Igus, die verschleißfest sind und keine Schmierstoffe benötigen. So kommen Iglidur-Werkstoffe sowohl bei Gleitlagern zum Einsatz, vor allem aber auch bei der Kopplung der Wagen des Fördersystems. Die Lastaufnahme konnte auf diese Weise von 15 auf 40 kg gesteigert werden.
Um die Wagen des 3D-Fördersystems Quick Move zu koppeln, haben sich die Konstrukteure der Quick Move GmbH aus Köln etwa Besonderes einfallen lassen. Sie lassen in jeden Wagen eine metallische Verbindungsstange mit Kugelzapfen ein und legen anschließend über je zwei Kugelzapfen einen Verbinder, ein zweischaliges Bauteil aus Kunststoff. Somit sind die Wagen gekoppelt.
Im ursprünglichen Design war es mit dieser Kopplung möglich, jeden Wagen mit maximal 15 kg zu beladen – bei höheren Gewichten drohte der Verbinder aber zu reißen. Für Quick Move nicht gut genug. „Wir wollten die Lastaufnahme auf 40 Kilogramm erhöhen“, erinnert sich Thomas Brüse, Geschäftsführer des Kölner Start-ups. „Dazu machten wir uns auf die Suche nach einem festeren Kunststoff, der zudem keine Schmierung benötigt und wartungsfrei ist.“
Metall gegen Kunststoff als beste Paarung
Fündig wurde Quick Move bei der ebenfalls in Köln beheimateten Igus GmbH, die seit Jahrzehnten Hochleistungskunststoffe für die Industrie entwickelt und produziert. „Wir haben mit den Experten von Igus die Köpfe zusammengesteckt und in gemeinschaftlicher Diskussion das Design des Verbinders optimiert“, so Brüse weiter. „Das war eine produktive und professionelle Zusammenarbeit.“
Mit den CAD-Daten des Verbinders hat Igus anschließend in der hauseigenen Werkzeugfertigung eine Gussform für den Spritzguss hergestellt. Das passende Material war schnell gefunden: Iglidur Q2. „Der Hochleistungskunststoff steht für hohe Tragfestigkeit und gute Abriebfestigkeit bei hohen Belastungen“, erklärt Kai Schmitz, technischer Verkaufsberater bei Igus. „Zudem ermöglicht Iglidur Q2 dank integrierter Festschmierstoffe einen reibungsarmen und somit verschleißarmen Trockenlauf – ohne einen einzigen Tropfen Schmieröl. Metall gegen Kunststoff ist die beste Paarung“, ist Schmitz überzeugt. „Kunststoff gegen Kunststoff würde hingegen zu viel Reibungswärme entwickeln.“ Belastungstests haben die Bauteile bereits bestanden. In einer Testanlage, die Zugbelastungen simuliert, hielten die alten Verbinder eine Belastung von 4.340 N aus. Die neuen Spritzgussteile liegen mit 6.370 N weit darüber.
Kosten um 50 % reduziert
Die Verbinder sind nicht die einzigen Komponenten, die Quick Move im Spritzgussverfahren aus Hochleistungskunststoffen fertigen lässt. Zum Einsatz kommt Kunststoff auch in der Bügelkonstruktion, über die sich die Transportbehälter an die Wagen anbinden lassen. Die Konstrukteure setzen auf Gabelköpfe der Serie Igubal, um den Behälter aufzunehmen. Und auf Gleitlager der Serie Iglidur, um die Schwenkbewegung des Bügels zu realisieren. „Im Vergleich zur damaligen geschweißten Konstruktion ist es uns mit den Kunststoffbauteilen gelungen, die Herstellungskosten um 50 Prozent zu reduzieren“, freut sich Brüse. Die Gleitlager senken zudem einmal mehr den Wartungsaufwand. „Genau wie die Verbinder verfügen auch die Lager über einen integrierten Festschmierstoff, der die Langlebigkeit erhöht und den Wartungsaufwand senkt“, unterstreicht Schmitz. Darüber hinaus seien die Lager auch für raue Umgebungen geeignet, da sie staub- und schmutzunempfindlich und beständig gegen Korrosion sind. „Der 3D-Förderer ist nun nahezu wartungsfrei“, betont Brüse. „Anwender müssen lediglich die Zahnriemen des Antriebs prüfen und bei Bedarf alle paar Jahre austauschen. Dann erreichen sie eine Anlagenverfügbarkeit von bis zu 99,7 Prozent.“
Flexible Streckenführung wie bei einer Achterbahnfahrt
Die Schienen des 3D-Fördersystems bestehen übrigens aus einem stranggepressten eloxierten Aluminiumprofil, das von drei Seiten geschlossen ist. Das Profil erlaubt eine flexible Streckenführung wie bei einer Achterbahnfahrt – es lässt sich biegen, der minimale Biegeradius beträgt 300 mm. Mit geraden und gebogenen Schienen können Anwender damit nahezu jede Streckenführung im dreidimensionalen Raum realisieren.
Innerhalb des Profils bewegen sich die Wagen, die dazu über zwei Führungs- und acht Laufrollen verfügen, die an allen Seiten des Profils aufliegen. Dadurch ist es möglich, dass sie Lasten nicht nur hängend transportieren. „Kettensysteme erlauben in der Regel höchstens einen Anstieg um 30 Grad. Beim Transport über mehrere Ebenen benötigen sie entsprechend viel Platz“, sagt Brüse. „Mit unserem System ist es hingegen möglich, Transportbehälter, Werkstückträger oder Werkstücke direkt in bis zu zehn Meter senkrecht in die Höhe zu fahren und so Platz einzusparen.“ Befestigen lassen sich die verschiedenen Aufnahmen flexibel an einer Adapterplatte, die am oberen Teil des Wagens angebracht ist. An dessen Seite befindet sich zudem ein Zahnsegment, das für den Antrieb eine wichtige Rolle spielt.
Ein Zug, angetrieben über Zahnriemen
Entlang der Führungsbahn sind dezentral Antriebseinheiten angebracht, welche mittels Zahnriemen den Zug antreiben. Für den notwendigen Vortrieb sorgen Wechselstrommotoren, die mit Inkrementalgebern eine exakte Positionierung gewährleisten und über einen Frequenzumrichter variable Geschwindigkeiten abbilden. Die Zahnriemen greifen in das Zahnsegment des Wagens und sorgen für eine Vorwärts- oder Rückwärtsbewegung. Bei dem Kunden Ford bewegen sich die Wagen auf diese Weise mit einer Geschwindigkeit von 150 mm/s – die Höchstgeschwindigkeit liegt bei 1,8 m/s. Doch die Wagen fahren nicht allein. Vielmehr sind mehrere Wagen verbunden zu einem Zug mit einer Länge von bis zu 25 m.
Anders als bei einem Kettenförderer können sich die Züge unabhängig voneinander im System bewegen. Die Transportstrecke wird somit zur Pufferstrecke. Es ist zudem möglich, Züge auf Nebenstrecken zu parken. Dadurch wird eine unterschiedliche Taktung der Be- und Entladung realisierbar. Im genannten Anwendungsfall kann etwa der Mitarbeiter bei der Vormontage den Zug in kürzeren Taktzeiten mit Luftfiltern beladen. Dadurch entsteht ein zusammenhängendes Zeitfenster, in dem er sich anderen Aufgaben widmen kann. Dem Mitarbeiter an der Montagestation steht dadurch immer ein Puffer mit Zügen zur Verfügung. Die Arbeitsplätze sind entkoppelt. Für Nachschub ist somit immer gesorgt, ohne dass Mitarbeiter an das Fördersystem gefesselt sind. „Für dieses Fördersystem galt es allerdings auch einige konstruktive Herausforderungen zu meistern“, erinnert sich Brüse abschließend. „Die Streckenführung in die bestehende Hallenstruktur zu integrieren war besonders herausfordernd.“
Weitere Infos zu Iglidur-Werkstoffen: www.igus.de/info/hilfe-zur-materialauswahl
