Maschinenbau: Erfolg kommt nicht von der Stange

Der Wind hat sich im Maschinenbau gedreht. Denn gefordert sind immer weniger Anlagen von der Stange. Anwender wollen ihre speziellen Anforderungen optimal erfüllt bekommen und das noch zu einem günstigen Preis. Außerdem müssen die Entwicklungen innerhalb weniger Wochen im Einsatz sein. Um in diesem Umfeld wettbewerbsfähig zu bleiben, setzen Spezialisten wie Popp Maschinenbau auf ausgewählte Zulieferer wie Dr. Tretter. Dieser hat nicht nur hochwertige Maschinenelemente im Programm, sondern Lösungen, mit denen Anwender Effizienzsteigerungen erreichen – wie die Drehmomentkugelbuchsen. Von Serkan Boyaci

Hohenlohe ist eine besonders zärtlich ausgeformte Handvoll Deutschland“, formulierte einst der Dichter Eduard Mörike. Der idyllische Landstrich im Nordosten Baden-Württembergs, der durch die Flüsse Kocher und Jagst geprägt ist, beeindruckt aber nicht nur durch seine bezaubernde Landschaft, sondern auch durch seine ganz besondere wirtschaftliche Stärke. In und um Crailsheim und Schwäbisch Hall haben sich eine Reihe mittelständischer Sondermaschinenhersteller angesiedelt, die sich insbesondere mit Verpackungstechnik befassen. „Die Fülle der Unternehmen und der Umstand, dass einige von ihnen marktführend sind, hat dazu geführt, dass hier im Jahr 2007 der Verein Packaging Valley Germany e.V. gegründet wurde“, erklärt Helmut Popp, Geschäftsführer der Popp Maschinenbau GmbH. Sein 25 Mitarbeiter starkes Unternehmen mit Sitz in Crailsheim gehört zu dieser exklusiven Vereinigung.

Spezialisiert hat sich der Hersteller auf Sondermaschinen für Papierweiterverarbeitung und -handhabung in Verbindung mit Verpackungstechnik. „Unsere Einzel- und Serienmaschinen verarbeiten Papier und Papierprodukte genau nach den speziellen Anforderungen der Kunden“, beschreibt der Geschäftsführer. Sie eignen sich zum Vereinzeln, Ausrichten, Falten, Schneiden, Bekleben und Beschriften. Ergänzend bietet der Hersteller Palettierungsanlagen und Umreifungsmaschinen sowie spezielle Zuführsysteme für Print- und Mediaprodukte an, die sich leicht in Verpackungslinien integrieren lassen. „Unsere Entwicklungen sind der Printindustrie nachgelagert“, erklärt Helmut Popp. Im Jahr liefert der Unternehmer hierfür etwa fünf bis zehn Maschinen aus. Zu seinen Partnern gehört unter anderem die Heidelberger Druckmaschinen AG, weltweit führender Hersteller von Bogenoffset-Druckmaschinen. Dazu kommen Verpackungsbetriebe, Händler der Papier- und Verpackungstechnik, aber auch Druckereien, Buchbindereien, Letter-Shops, Fotolabore, Behörden, Banken und Versicherungen sowie die Investitions- und Konsumgüterindustrie.

Zulieferer nehmen besondere Rolle ein

Montiert, in Betrieb genommen und abgenommen werden die Maschinen am Standort  in Crailsheim. Um eine hohe Qualität stets sicherzustellen, spielen ausgewählte Zulieferer für den Maschinenbauer eine besondere Rolle. „Wir kaufen sehr viele Fertigungsteile zu. Dabei sind Zuverlässigkeit, Preis, Termintreue, aber auch eine schnelle Lieferung sehr wichtig für uns“, sagt Helmut Popp. Zulieferer müssen aber auch flexibel auf die technisch sehr hohen und sich ständig ändernden Anforderungen reagieren können. Denn die Maschinen sollen nicht nur ihre Aufgabe erfüllen, sondern dem Anwender auch signifikante Steigerungen an Effizienz und Produktivität ermöglichen. Eine intensive Zusammenarbeit besteht deshalb schon seit Jahren mit der Dr. Erich Tretter GmbH & Co. aus dem schwäbischen Rechberghausen. Ausschlaggebend dafür ist nicht etwa die räumliche Nähe zu dem knapp 70 Kilometer entfernten Zulieferer, sondern das besondere Portfolio an innovativen Maschinenkomponenten.

Ein effizientes Bindeglied

„Bücher, Kekse, Shampoo oder SIM-Karten – unsere Anlagen sind so individuell wie die Produkte, die verpackt werden“, vergleicht Helmut Popp. Dazu gehören auch mikrowellengeeignete Verpackungstüten. Als Bindeglied zwischen Papieraufnahme und Verpackungsanlage wurden die Maschinenbauer beauftragt, Pick-&Place-Einheiten zu liefern.

Die gepufferten und in einem Warenträger waagrecht gestapelten Papierbögen gelangen zu den Pick-&-Place-Einheiten. Diese nehmen sie über Sauggreifer auf und führen sie zu den jeweiligen Verarbeitungsschritten – wie Leimen oder Falten – und holen sie auch wieder ab. Erst wenn aus den Bögen Verpackungstüten geworden sind, kommen sie in die Verpackungsanlage. „Aus Effizienzgründen erfolgen die Bewegungen der Einheiten aus Aufnehmen, Greifen und Ablegen nicht nur extrem schnell – sondern auch oszillierend“, beschreibt der Geschäftsführer. „Damit können wir kontinuierliche Materialflüsse realisieren – ohne Leerfahrten.“ Um diese oszillierenden Bewegungen effizient umzusetzen, verbaute Popp Maschinenbau die innovativen Drehmomentkugelbuchsen von Dr. Tretter. Die rotationssymmetrischen Maschinenelemente sind freitragend und erfordern damit keine Unterkonstruktion. Sie erreichen Drehungen um jeden beliebigen Winkel. Doch sie bieten noch weitere Vorteile.

Drehmomentkugelbuchsen: Kompakt, leicht und belastbar

„Die Vorteile von Drehmomentkugelbuchsen sind recht einfach zu erklären“, erläutert Oliver Gößler, technischer Berater bei Dr. Tretter. Die Führungsnutbahnen auf der Nut- oder der Drehmomentwelle sind konvex geformt und schmiegen sich auf die ebenfalls konvexe Kugel in der Buchse eng an. Bei Belastung und wegen der Schmiegung vergrößert sich die Kontaktfläche. Dadurch lässt die Drehmoment-Kugelbuchse höhere Stoß- und Tragbelastungen sowie Genauigkeiten als herkömmliche Rundführungen zu. „Das erklärt die höhere Belastbarkeit einer Drehmomentkugelbuchse gegenüber der Wellen- oder Rundführung“, sagt Gößler. (siehe Abbildungen 1 bis 4)

Durch die vier achsparallelen Laufrillen auf der Nutwelle hat die Drehmomentkugelbuchse den weiteren Vorteil, Drehmomente aufnehmen oder übertragen zu können. Konstrukteure bauen damit kompakter, gewichtsoptimierter und präziser als mit einer Rundführung, weil diese entweder eine zweite Rundführung oder eine andere Form der Abstützung benötigt. Das heißt, sie erfüllt die Funktion einer Vielkeilwelle, hat aber die Vorteile wälzgelagerter Führungen.

Alternativ zu dieser Führung ließe sich auch eine Profilschienenführung einsetzen. Es gibt aber einen wichtigen Unterschied: Die Drehmomentkugelbuchse ist rotations-symmetrisch aufgebaut, die Profilschienenführung nicht. Deshalb muss bei der Profilschienenführung die Umgebungskonstruktion über den Wagen montiert werden. Damit baut sie in aller Regel auch größer als die Mutter der Drehmomentkugelbuchse. Zudem übt eine Kraft in Verfahrrichtung immer ein zusätzliches Moment auf die Führung aus, während das bei der Drehmomentkugelbuchse nicht zwangsläufig der Fall ist. Unabhängig von diesen Betrachtungen bleiben die Vorteile aller Wälzführungen auch weiterhin bestehen: kein Stick-Slip-Effekt (Haftgleiteffekt) bei niedrigen Geschwindigkeiten, und durch die eingesetzte Kugelgröße lässt sich das Spiel und die Steifigkeit einstellen.

„Mit diesen Bauelementen können wir somit den Schlitten, der auf den Wellen verfährt, kompakt und gewichtsoptimiert bauen“, erläutert Helmut Popp. Sie benötigen zum Beispiel sehr wenige Kabel. Ein großer Vorteil, um schnelle Taktzeiten zu realisieren. „Denn ohne diese Lösung hätten wir einen enormen Aufbau mit Energieführungen und Elektroleitungen mitführen müssen, der erheblich Platz benötigt und Gewicht verursacht“, sagt der Geschäftsführer. Zudem lassen sich Elektroleitungen durch die Drehmomentwelle führen. Auf dem Schlitten müssen weiterhin auch keine Antriebe mitfahren. Damit wird das ganze System schneller, leichter und kompakter. Der Anwender erhält eine preiswerte Lösung und kann kleinere Antriebe einsetzen, weil sie weniger Masse bewegen müssen. Und Anwender können ihren Konstruktions- oder Montageaufwand ebenfalls reduzieren.

Alu-Schienenführung: leicht und rostbeständig

Um noch schnellere Taktzeiten zu erreichen, lieferte Dr. Tretter für jede Pick-&-Place-Einheit vier Profilschienenführungen aus Aluminium mit einer Länge von jeweils etwa einem Meter. Diese übernehmen die Hubbewegung. „Im Vergleich zu Ausführungen aus Stahl sind sie nicht nur günstiger, was sich auf den Verkaufspreis niederschlägt“, sagt Helmut Popp. „Die Gewichtseinsparung wirkt sich auch positiv auf die gesamte Konstruktion aus.“ Die Aluminiumführungen sind rund 60 Prozent leichter als entsprechende Ausführungen aus reinem Stahl und zugleich rostbeständig. Die eingepressten Niro-Stahleinlagen in der Profilschiene machen sie hochbelastbar und extrem verschleißarm. Sie besitzen zwei Kugelreihen, die über die Profilschiene ablaufen.

Dr. Tretter liefert sie serienmäßig befettet im Sinne einer Lebensdauerschmierung, wenn die Randbedingungen eingehalten werden. Das verringert den Wartungsaufwand deutlich. „Für schwierige Umgebungsbedingungen oder zum Beispiel höhere Laufleistungen können die Führungswagen mit sogenannten Dichtschmiereinheiten ausgerüstet werden, wodurch auch eine Nachschmiermöglichkeit gegeben ist“, ergänzt Oliver Gößler.

Anforderungen werden härter

„Für uns Maschinenbauer ist der Wind rauer geworden“, beschreibt der Geschäftsführer die aktuelle Situation auf dem Markt. Heidelberger Druck erwartet beispielsweise Standardlieferzeiten von mittlerweile etwa drei Wochen. Weil die Anlagen auf einer einheitlichen Plattform aufgebaut sind, lassen sie sich vorfertigen und die Lieferzeiten sicher einhalten. Das gilt jedoch nicht für alle seine Kunden. Einen Trend sieht der Geschäftsführer in der zunehmenden Individualisierung. Die Menge an gleichartigen Maschinen geht deutlich zurück, und durch den Wettbewerb sinken die Preise. „Mit einem Zulieferer wie Dr. Tretter können wir diesen harten Bedingungen aber entspannt begegnen“, sagt Helmut Popp. Ein intensiver Austausch zwischen Zulieferer und Entwickler ist die Grundlage für die erfolgreiche Zusammenarbeit. „Die Pick-&-Place-Einheiten für die Verpackungen sind  mittlerweile schon bei zwei Anwendern – in der Schweiz und in Südfrankreich – erfolgreich im Einsatz. (anm)

Bild oben: Das Bindeglied zwischen Papieraufnahme und Verpackungsanlage:  Die Pick-&Place-Einheit beim Aufbau.  Popp Maschinenbau hat sich auf Sondermaschinen für Papierweiterverarbeitung und -handhabung in Verbindung mit Verpackungstechnik spezialisiert.

 

  • Abbildung 1-4.
  • Um die oszillierenden Bewegungen effizient umzusetzen, verbaute Popp Maschinenbau die Drehmomentkugelbuchsen von Dr. Tretter.
  • Das Bindeglied zwischen Papieraufnahme und Verpackungsanlage: Die Pick-&Place-Einheit beim Aufbau. Popp Maschinenbau hat sich auf Sondermaschinen für Papierweiterverarbeitung und -handhabung in Verbindung mit Verpackungstechnik spezialisiert.
  • Für die Hubbewegung lieferte Dr. Tretter je vier Profilschienenführungen aus Aluminium mit einer Länge von jeweils etwa einem Meter. Im Vergleich zu Stahl-Führungen sind noch schnellere Taktzeiten möglich.
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