KEM Konstruktion 01-02.2018

MASCHINENELEMENTE

MASCHINENELEMENTE EINZELBAUTEILE Philipp Hafner konstruierte mit Hub-Dreh-Modulen von Dr. Tretter eine kompakte Fertigungs- und Messanlage Dynamisch schlank Im schwäbischen Fellbach entwickelt Philipp Hafner seit 1928 Lösungen im Bereich der Fertigungsmess - technik. Beim Bau einer Anlage, die Kolben eines Automobilherstellers montiert, misst und kennzeichnet, griffen die Konstrukteure auf die neuen Hub-Dreh-Module von Dr. Tretter zurück. Weil diese sowohl Linearund Dreh- als auch Positionierbewegungen in einer kompakten Einheit umsetzen können, benötigen sie weniger Platz und erreichen schnellere Taktraten als konventionelle Lösungen. Ing. Pavla Janko M.A., Marketing Managerin, PR & Creative Direktor, Dr. Erich Tretter GmbH + Co., Rechberghausen Die Kernkompetenz von Philipp Hafner liegt in der taktilen Messung eng tolerierter Werkstücke: Die Maschinen erfassen präzise die Geometrie dreidimensionaler Teile. 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, geschäftsführende Gesellschafterin bei Philipp Hafner. „Was uns auszeichnet?“ Böhringer muss 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 Verbrennungsmo - toren. 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. Bild: Dr. Tretter Schnelle Bewegungen gefordert „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 m 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° gedreht werden.“ Eißele erklärt Mit seiner schlanken Bauweise beansprucht das Hub-Dreh-Modul nur wenig Bauraum 68 K|E|M Konstruktion 01-02 2018

Bild: Dr. Tretter Die Hub-Dreh-Module von Dr. Tretter setzen sowohl Linear- und Drehals auch Positionierbewegungen in einer kompakten Einheit um Der Kolben eines Automobilherstellers: Die neue modular aufgebaute Anlage von Philipp Hafner montiert, misst oder kennzeichnet das Bauteil Bild: Dr. Tretter weiter: „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.“ Bei Recherchen nach passenden Komponenten, die diese Bewegungen ausführen können, stieß das Konstruktionsteam auf die neuen Hub-Dreh-Module seines Zulieferers Dr. Tretter aus dem knapp 40 km entfernten Rechberghausen. Das Besondere an den kompakten Elementen: Die Spindel bildet gemeinsam mit der Drehmomentwelle eine Einheit. Damit können sie sowohl separate als „Der Kunde erwartet eine hohe Bearbeitungsqualität in extrem kurzer Zeit.“ Geschäftsführende Gesellschafterin Ulla Böhringer, Projektleiter Tim Eißele, beide Philipp Hafner, und Holger Schmidt, Dr. Tretter (v. l. n. r.) Bild: Dr. Tretter auch kombinierte Bewegungsabläufe wie Positionierungs-, Linearund 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 herkömm - lichen System sehr viel mehr Bauraum beanspruchen und die Antriebe müssten entsprechend ausgelegt werden, um die Masse schnell bewegen zu können“, sagt Eißele. Anders bei den Hub-Dreh- Modulen: Sie benötigen wenig Platz, und die Antriebe können wegen des geringeren Gewichts kleiner dimensioniert werden. Konstrukteure setzen damit sehr dynamische Anwendungen um und erzielen gleichzeitig positionsgenaue Bewegungsabläufe. Hub-Dreh-Modul für dynamische Prozesse „Mit den Hub-Dreh-Modulen haben wir unser Spektrum an Drehmomentkugelbuchsen und -wellen erweitert“, erläutert Schmidt. „Diese Einheiten übertragen bei gleichzeitiger Translation Drehmomente und können diese abstützen.“ Dr. Tretter kombiniert dazu einen Kugelgewindetrieb mit einer Drehmomentbuchse. Wie beim Kugelgewindetrieb ist auf einer Vollwelle eine Wendelnut eingeschliffen, dazu kommen vier Längsnuten, wie bei der Drehmomentwelle. Auf dieser Welle sind zwei drehbar gelagerte Flanschmuttern angeordnet. Eine Mutter übernimmt die Funktion einer Kugelgewindetrieb-Mutter, die andere die einer Drehmomentbuchse. Beide werden jeweils von einem Servomotor mittels Zahnriemen angetrieben. Wird nur die Spindelmutter angetrieben, erfolgt eine reine Hubbewegung der Welle und der Kolben wird angehoben. Werden beide Muttern synchron angetrieben, ergibt sich eine reine Dreh - bewegung der Spindel. Um die verschiedenen Bewegungsprofile umzusetzen, ist bei den Hub-Dreh-Modulen nur eine Welle erforderlich. Ist diese als Hohlwelle ausgeführt, kann die Energiezuleitung einfach hindurchgeführt werden. „Mit den Hub-Dreh-Modulen haben wir für diese Anlage eine Möglichkeit geschaffen, Bauteile vom Werkstückträger den einzelnen Bearbeitungszellen zuzu - führen“, sagt Eißele. Dies trägt dazu bei, die geforderten Taktraten zu erreichen. Einen weiteren Vorteil sieht der Projektleiter in der besseren Zugänglichkeit bei Wartungsarbeiten. Im Vergleich zu konventionellen Lösungen ist das Hub-Dreh-Modul deutlich schlanker und leichter. Aufwendige Mechanik entfällt. Das erhöht überdies die Sicherheit. Eißele: „Wir haben nur eine Spindel, die hoch und runter fährt und sich dreht – von der Masse her unkritisch. Würde die Konstruktion mehrere Kilogramm wiegen, müsste sie entsprechend abgesichert sein.“ kf www.tretter.de www.hafner-philipp.de Mehr Informationen zu den Hub-Dreh-Modulen von Dr. Tretter: http://hier.pro/lU4eQ K|E|M Konstruktion 01-02 2018 69