Zahnstangengetriebe für Verpackungsmaschinen
Perfekt in Position gebracht
Verpackungsmaschinen müssen vor allem eines: schnell und präzise arbeiten. Die Lifgo-Zahnstangengetriebe von Leantechnik eignen sich besonders für diese Anwendungen, denn sie wurden speziell für hochgenaue Positionieraufgaben entwickelt. So lassen sich z.B. Tuben mit einer lückenlosen 360°-Beschriftung im Digitaldruck versehen, die Zahnstangengetriebe führen hier die Druckeinheit.
Die Zahnstangengetriebe von Leantechnik werden unter anderem in Siebdruckmaschinen von Isimat verbaut. Sie bieten Anwendern verschiedene Druckverfahren zur Veredelung von Kunststofftuben. (Bild: Isimat Siebdruckmaschinen GmbH)
Eine Besonderheit der Getriebe von Leantechnik ist die linear geführte Zahnstange, die eine präzise Bewegung von Objekten mit einer Geschwindigkeit von bis zu 3m/s ermöglicht. Aufgrund der Vierfach-Rollenführung können die Zahnstangengetriebe zudem problemlos hohe Traglasten von bis zu 2,5t aufnehmen. Und nicht zuletzt werden die Getriebe in Modulbauweise gefertigt und sind deshalb beliebig miteinander kombinierbar. Viele Maschinenbauer schätzen diese Eigenschaften und verbauen die Zahnstangengetriebe in ihren Positioniersystemen. Zu den Kunden zählen neben PKW- und Automatisierungstechnikherstellern auch Produzenten von Verpackungsanlagen. Diese Maschinen müssen aufgrund der hohen Taktraten sehr robust sein und zudem viele hochpräzise Bewegungen innerhalb kurzer Zeit ausführen.
Die Lifgo-Zahnstangengetriebe von Leantechnik können Traglasten bis 2,5t mit einer Geschwindigkeit von 3m/s bewegen. (Bild: Leantechnik AG)
Lösungen für Positionieraufgaben
Auf Basis der Zahnstangengetriebe liefert Leantechnik unter dem Namen LeanSystems auch komplette, individuell konstruierte Positioniersysteme. Die Anlagen werden exakt nach den Vorgaben der Kunden gefertigt und lassen sich leicht in bestehende Anlagen integrieren. Je nach Anwendungsgebiet sind sie unter anderem in Hubsysteme (LeanLift), Shuttle-Systeme (LeanShuttle), Pick&Place-Anlagen (LeanP&P), Portalanlagen (LeanGantry) oder Positioniersysteme (LeanPositioning) unterteilt.
Die vierfach-rollengeführte Zahnstange ermöglicht eine hohe Positioniergenauigkeit. (Bild: Leantechnik AG)
Rundumdekoration von Tuben durch Digitaldruck
Für eine solche Positioniereinheit in seiner neuen indirekten Digitaldruckmaschine suchte die Firma Isimat eine exakte Führung. Die Anlagen ermöglichen die vom Markt gewünschte lückenlose 360°-Bedruckung von Tuben. Die Dekore können im Siebdruck, Flexodruck sowie – durch die neue Maschine – auch im indirekten Digitaldruck auf den Druckartikel selbst oder auf eine metallisierte Schicht aufgebracht werden. Der indirekte Digitaldruck erfolgt mit einer Übertragungseinheit, die das Druckbild sauber und präzise auf die zu bedruckenden Tuben aufbringt. Um das bestmögliche Druckergebnis zu erzielen, wählten die Ingenieure für die Führung der Einheit die Lifgo-Zahnstangengetriebe von Leantechnik. Die Entscheidung fiel nach intensiver Recherche: Eine Kombination aus Antrieb und Führung, bei der man auch mehrere Getriebe hintereinander schalten kann, hatte man in dieser Kompaktheit nirgendwo sonst auf dem Markt gefunden. Andere Lösungen hatten die Isimat-Ingenieure zwar in Erwägung gezogen, dann aber wieder verworfen: Ein Spindeltrieb kam auf Grund der Platzverhältnisse nicht in Frage und eine Eigenkonstruktion aus Führungsschiene, Ritzel und Zahnstange hätte mehr Bauraum beansprucht, als die Lifgo-Getriebe benötigen.
Verschiedene Produktgrößen
Die Leantechnik-Konstrukteure empfahlen dem Siebdruckmaschinenhersteller den Einsatz von Lifgo5.0-Getrieben in der sogenannten Excenter-Bauweise. Deren Zahnflankenspiel lässt sich individuell an jede Anwendung anpassen, sodass die exakte Dekoration oder Folierung von Tuben unterschiedlicher Größen möglich ist. Leantechnik riet dem Kunden darüber hinaus zum Einsatz gehärteter Zahnstangen, um einen übermäßigen Verschleiß zu vermeiden. Der wäre andernfalls unvermeidlich, da die Übertragungswalzen teilweise nur geringe Hübe ausführen und sich deshalb meist dieselben Getriebezähne im Eingriff befinden.
Die richtige Führung
Eine Positionierlösung mit hoher Genauigkeit benötigte auch die Firma Fischer Werkzeug- und Formenbau. Das Unternehmen fertigt Spritzguss-, Stanz- und Biegewerkzeuge für Kunden unterschiedlicher Branchen. Zum Portfolio gehören zudem Werkzeuge, die vom Unternehmensbereich Fischer Befestigungssysteme zur Produktion von Kunststoffkartuschen für den hauseigenen 2K-Hochleistungsmörtel verwendet werden. Die Spritzgusswerkzeuge für die Fertigung der Kartuschen verfügen über eine sogenannte Abstreiferplatte, die das ausgehärtete Kunststoffteil über den Formkern des Werkzeugs schiebt. Dieses fällt dann vom Formkern auf ein Förderband und wird abtransportiert. Da am hydraulischen Antrieb der Abstreifer-Platte allerdings immer wieder Leckagen auftraten, wollte man ihn durch eine elektrische Ausführung ersetzen. In diesem Zusammenhang musste auch ein Ersatz für die bisherige hydraulische Führung der Platte gefunden werden. Die neue Lösung sollte dafür sorgen, dass die Abstreiferplatte die Kartuschenrohlinge gleichmäßig über den Formkern des Spritzgusswerkzeugs schiebt. Eine unregelmäßige Bewegung hätte nämlich zur Folge, dass die Bauteile der Kartusche aneinander schaben und dadurch beschädigt werden würden.
Hohe Hubkraft für bestmögliche Entformung
Nach gründlicher Recherche stießen die Ingenieure von Fischer auf die robusten Lifgo-Zahnstangengetriebe. Für die Führung der Abstreiferplatte wählten sie zwei Zahnstangengetriebe in der Größe Lifgo 5.3 mit einer Hubkraft von 15.900N und einem Drehmoment von 477Nm. Um die Abstreiferplatte zu bewegen, sind diese großen Kräfte zwar nicht erforderlich, denn sie wiegt lediglich einige Hundert Gramm. Sie werden aber benötigt, um die ausgehärteten Kartuschenteile vom Spritzgusswerkzeug zu entformen. Der Grund: Durch das Schrumpfen im Fertigungsprozess haften die Kunststoffteile sehr gut an den Formkernen und müssen daher mit entsprechend hohem Druck von diesen abgestreift werden. Die Zahnstangengetriebe eignen sich dafür, da sie nicht nur eine große Hubkraft haben, sondern auch hohe Querkräfte aufnehmen. Ein weiteres Plus der Getriebe ist ihre gute Hitzebeständigkeit: Sie halten selbst Umgebungstemperaturen von bis zu +80°C im Inneren des Werkzeugs problemlos stand.
