DEPRAG levert schroefsysteem voor zonweringssysteem

De SOGA Gallenbach GmbH in Pforzheim ontwerpt en ontwikkelt speciale machines. Daaronder valt ook een meervoudige schroefautomaat voor ROMA, een van de toonaangevende fabrikanten van zonweringsystemen, die veilig profielschoenen toevoegt. Hiervoor leverde SOGA een installatie met meerdere montagekoppen. Schroefdiepte en aandraaimoment worden betrouwbaar bewaakt. De benodigde aandrijftechniek voor de assen van de koppen, zoals servosynchronmotoren, planeten- en tandriemaandrijvingen, evenals aandrijvingsregelaars, komen van STÖBER. Daarnaast wordt de uiterst compacte en dynamische LeanMotor ingezet. De nieuwe encoderloze STÖBER-motorklasse biedt een betaalbaar en robuust alternatief voor de servomotor. Bovendien verzorgde STÖBER de mechanische uitlijning en dimensionering. DEPRAG vult het partnerschap aan en leverde als schroefspezialist de benodigde schroeffunctiemodules.

„Wij bieden onze klanten speciale ontwikkelingen die ze direct na levering productief kunnen inzetten“, beschrijft Fabian Gallenbach zijn ambitie. Met zijn tien medewerkers ontwerpt en ontwikkelt de algemeen directeur van de SOGA Gallenbach GmbH in Pforzheim speciale machines, oplossingen voor de gereedschapsbouw en voor 3D-printen, en verkoopt pneumatische componenten. De klanten komen onder andere uit de medische sector en de lucht- en ruimtevaarttechniek – „dat zijn branches met een bijzondere eis aan precisie“, zegt Gallenbach. En met precisie kent hij zich uit, want zijn opleiding deed hij bij een Zwitsers horlogemerk. Daar leerde hij een micrometer halveren. Bij de oprichting van het bedrijf was zijn doel om deze aangeleerde precisie in de machinebouw toe te passen. Daarmee voldoet het bedrijf aan de steeds toenemende eisen van de klanten. „We krijgen bijna geen eenvoudige aanvragen meer“, merkt de algemeen directeur op. Bij de uitvoering van de veeleisende oplossingen vertrouwt SOGA Gallenbach op de ondersteuning van geselecteerde leveranciers, of beter: partners. Daaronder valt al jaren de STÖBER aandrijftechniek GmbH + Co. KG, die eveneens in Pforzheim gevestigd is, en de DEPRAG SCHULZ GMBH u. CO. uit het Beierse Amberg.

Schroeven zonder nabewerking

Met STÖBER staat SOGA Gallenbach in regelmatig contact. Dit maakt het makkelijker bij nieuwe projecten om direct in detail te kunnen gaan. Wanneer de juiste motor- en tandriemaandrijvingscombinatie gezocht werd, hebben de aandrijfspecialisten de machinebouwers vaak ondersteund – bijvoorbeeld bij de ontwikkeling van een meervoudige schroefautomaat. De klant: ROMA – een toonaangevende fabrikant van zonweringsystemen zoals rolluiken, jaloeziesystemen en textielscreens.

Tot nu toe werkte de middelgrote fabrikant bij het boren en schroeven van tot drie aluminium- of kunststofprofielschoenen met een automatisch verplaatsbare schroefeenheid met schroeftoevoer – zonder bewakingsmaatregelen. „Juist bij aluminiumlegeringen ontstaan vaak spanen tussen de schroefkop en het profiel“, legt Gallenbach uit. Op de schroef komt een afsluitkap als zichtdeel. Door de spanen kan de kap niet netjes opgestoken worden. De medewerkers in de productie moesten steeds handmatig nabewerken. En dat wilde ROMA in de toekomst voorkomen.

„In de afgelopen 15 jaar hebben wij meer dan 50 schroefautomaten ontwikkeld met koppelwaarden van 0,4 tot 200 Newtonmeter“, vertelt Gallenbach. „Hiermee maakten we het onze klanten mogelijk om schroeven te monteren zonder dat de operator handmatig moest aandraaien of nabewerken.“ ROMA wilde een oplossing die de te bewerken profielschoenen, met lengtes van 710 tot 5710 millimeter, bovendien voorboorde. Voor betrouwbare processen ontwikkelde SOGA een schroefautomaat die verschillende schroefdiepten en aandraaimomenten kan bewaken. „Speciaal voor de kunststofschroefverbinding hebben we een strategie ontwikkeld waarbij onze pneumatische schroefmachine met drukimpulsen werkt“, legt Gallenbach uit. Want kunststof vereist bij de eindkoppeling bijna geen hoger eindmoment dan tijdens het hele schroefproces. Daarom moet de automaat gevoelig werken. De ingenieurs hebben de installatie bovendien uitgerust met twee ladebakken voor het invoeren van de profielschoenen. Zo voert de machine de profielen gescheiden of synchroon naar de bewerking toe. De onderdelen worden handmatig ingevoerd en gespannen.

De juiste motor- en tandriemaandrijvingscombinatie

Voor SOGA Gallenbach was het bij deze ontwikkeling belangrijk om met STÖBER een competente partner met een ononderbroken productprogramma aan de zijde te hebben. „De ladebakken verplaatsen zich via twee Y-assen in automatische stand“, beschrijft Guido Wittenauer, verkoopmedewerker bij STÖBER die SOGA begeleidt. Daarvoor leverden de aandrijfspecialisten voor elke lade een planetair tandwiel van de serie PE, gecombineerd met een riem- en spindelaandrijving, en een synchronisatieservomotor EZ.

De installatie voert de schroeven automatisch aan en schroeft ze pneumatisch vast. De machine is uitgerust met vijf montagekoppen die op een tandriem onafhankelijk van elkaar in X-richting bewegen. „Aan elke kop hebben we een Z- en een booras uitrusting“, zegt Wittenauer. Voor de X-as leverde STÖBER tandriemaandrijvingen van de serie ZVPE en synchronisatieservomotoren van het type EZ. Voor de Z-as worden eveneens EZ-motoren met spindelaandrijving gebruikt. Om te voorkomen dat de vijf koppen op de tandriem met elkaar in botsing komen, hebben de STÖBER-ingenieurs een drievoudige botsingsbeveiliging geïmplementeerd – de besturing bewaakt de posities ten opzichte van elkaar, bij elke X-as worden de software-eindschakelaars met het toegestane verplaatsingsbereik geparametreerd, en bovendien bevindt zich bij elke kop een mechanische veiligheids schakelaar.

De montagekoppen, zogenaamde schroeffunctiemodules (SFM), komen van DEPRAG. De schroefeenheid zet per proces schroef voor schroef veilig vast. Om de gewenste cyclustijd te halen, wordt een robuuste meervoudige spindeluitvoering gebruikt. Het koppelbereik wordt bij dit module individueel aangepast aan de specifieke schroefopdracht. Het DEPRAG-schroefmodule wordt gericht en uitgebreid getest met originele onderdelen voor de specifieke productieopdracht en als functioneel bouwsteen in de machine geïntegreerd. De inspanning voor eigen engineering wordt zo tot een minimum beperkt. „Ons grote standaardmodulespectrum biedt voor elke schroefopdracht een efficiënte oplossing. Maar ook speciale gevallen kunnen op basis van het brede standaardprogramma kosteneffectief en op maat gerealiseerd worden“, legt Daniel Guttenberger, productmanager voor DEPRAG-schroeftechniek, uit over de voordelen van de schroeffunctiemodules. De toevoer van de benodigde schroeven gebeurt via de vibratie-omrolvoeder eacy feed. Hierbij worden de vijf schroeffunctiemodules gelijktijdig door slechts één toevoer apparaat voorzien! Dit is mogelijk door het gebruik van een vibratie-omrolvoeder met dubbele spiraal, ook wel twin-unit genoemd, in combinatie met drievoudige scheiding.

Voor de boorspindel moet een zo compact mogelijke motor met weinig eigen gewicht worden gebruikt. „Hiermee kunnen we de te bewegen massa van de vijf assen laag houden en zo een zeer snelle positionering bereiken“, beschrijft Wittenauer. Naast boren moet ook nabewerking, zoals het insnijden, mogelijk blijven. Hiervoor zijn hoogdynamische motorrichtingen vereist. STÖBER leverde de LeanMotor (LM). Met deze nieuwe ontwikkeling kunnen toerental en koppel traploos geregeld worden, van stilstand tot maximale snelheid, met volledige koppelcontrole – en dat volledig encoderloos. De oplossing is bij gelijke prestaties aanzienlijk lichter en compacter dan een asynchrone motor en goedkoper en robuuster dan een servomotor. Met rendementen tot 96 procent behalen de motoren de efficiëntieklasse IE5. ROMA profiteert hiermee van een lager energieverbruik en een lange levensduur. Elke kop beschikt over drie motoren, die zo heel dicht bij elkaar geplaatst kunnen worden. „Omdat onze LeanMotor zonder encoder werkt, is slechts een standaard vermogenskabel zonder extra draden of afscherming nodig“, legt Wittenauer uit.

Betrouwbaar op de achtergrond

STÖBER heeft de motoren gecombineerd met negen dubbele assenregelaars uit de serie SI6. Deze hoogdynamische oplossing werkt ook bij veeleisende bewegingen betrouwbaar op de achtergrond. Inbegrepen zijn de veiligheidsfuncties STO (Safe Torque Off) en SS1 (Safe Stopp 1), gecertificeerd volgens EN 13849-1 (PL e, Kat. 4). „De slechts 45 millimeter brede aandrijvingsregelaar is ontworpen als ketenmodule“, zegt Wittenauer. „Een enkele regelaar kan tot twee assen regelen. Door meerdere regelaars achter elkaar te schakelen, kan het aantal te bedienen assen vrij worden geschaald.“ De installatie van de componenten is praktisch geregeld: de gepatenteerde Quick-DC-Link-modules maken het eenvoudig om standaard koperen rails voor de energieverdeling te klikken en de aandrijvingsregelaars gemakkelijk te monteren. STÖBER ondersteunt bovendien de communicatie via het op Ethernet gebaseerde veldbussysteem PROFINET®.

Als partner heeft STÖBER niet alleen de juiste componenten geleverd. „Wij hebben ons ook beziggehouden met de mechanische uitlijning en dimensionering“, zegt Guido Wittenauer. De ondersteuning door de aandrijfspecialist begon al in de offertefase. Beide partijen bespraken kritieke punten en werkten deze stap voor stap af. „Het idee dat de motor met tandwiel en rad met schuine tandverwerking op de X-as één eenheid vormt, ontwikkelden wij samen tijdens de projectbesprekingen“, zegt de algemeen directeur Gallenbach. Bij de samenwerking hielp natuurlijk de geografische nabijheid en het goede persoonlijke contact tussen beide bedrijven. De parametrisering van de assen kon zo ook eenvoudig ter plaatse worden uitgevoerd. „De uitlijning van ons gehele machineconcept is gebaseerd op onder andere de berekeningen van de motortechniek“, zegt Gallenbach. „Als hier een fout in de uitlijning zou ontstaan, zou dat de hele automatisering in gevaar brengen.“

Systemintegratoren en machinebouwers vertrouwen op goed doordachte modules die tijd- en kostenefficiënt in de constructie kunnen worden geïntegreerd met hoge functionaliteit. Door standaardisatie en modulaire bouw van schroeffunctiemodules speelt DEPRAG in op de enorme tijd- en kostendruk waarmee de moderne machinebouw al in de ontwerpfase te maken krijgt. „Onze standaarden voor schroefeenheden zijn slim doordacht en overzichtelijk. Daarmee kunnen aanzienlijk kortere plannings- en levertijden worden gerealiseerd“, aldus Guttenberger. De compacte en robuuste bouw en eenvoudige interfaces maken een eenvoudige integratie van de schroefeenheden in elk montagesysteem mogelijk. En ROMA? De fabrikant van zonweringsystemen kan nu veel betrouwbaarder produceren – helemaal zonder nabewerking.