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BRECOmove AT10

Gutes noch besser gemacht

Gerhard Waltersbacher (links), Konstrukteur bei Kasto Maschinenbau mit Kundenberater Dipl.-Ing. (FH) René Preßler von Hilger u. Kern aus Mannheim vor dem neuen Regalbediengerät. Knapp über den Boden gespannt: Der Polyurethan-Zahnriemen BRECOmove AT10 für den zentralen Fahrantrieb. Foto: Mulco

Gerhard Waltersbacher (links), Konstrukteur bei Kasto Maschinenbau mit Kundenberater Dipl.-Ing. (FH) René Preßler von Hilger u. Kern aus Mannheim vor dem neuen Regalbediengerät. Knapp über den Boden gespannt: Der Polyurethan-Zahnriemen BRECOmove AT10 für den zentralen Fahrantrieb. Foto: Mulco

Unternehmen mit einer mehr als 100 Jahre alten Geschichte sind schon etwas Besonderes. Kasto Maschinenbau aus Achern, spezialisiert auf die Sägetechnologie für Metalle und automatisierte Lagerlösungen für Langgut und Blech, bringt es sogar auf über 170 Jahre. Ganz offensichtlich konnte sich das Unternehmen den Bedürfnissen des Marktes und den technologischen Entwicklungen über die Jahrzehnte stets schnell genug und erfolgreich anpassen. So ist es nicht verwunderlich, dass Kasto auch für einen Hersteller von Aluminiumfensterprofilen ein spezielles Regalbediengerät entwickelte. Mit den bis dato schweren Regalbediengeräten für den Stahlhandel und die Halbzeugverarbeitung konnte das neue Bediengerät nur noch das Funktionsprinzip gemeinsam haben – das war von Anfang an klar.

Regalbediengeräte für Langgut verfügen üblicherweise über einen Fahrantrieb, ein Hubwerk und ein Lastaufnahmemittel zum Längstransport des Lagerguts. Das Regalbediengerät fährt in der Lagergasse das gewählte Regalfach bzw. die Position an, zieht das Material heraus und fördert es beispielsweise zu den entsprechenden Sägestationen. Im Stahlbereich haben sich aufgrund der rauen Umgebung und der sehr hohen Gewichte für das Hubwerk schwere Kettentriebe bewährt.

Gerhard Waltersbacher, Konstrukteur im Bereich Lagersysteme und Produktverantwortlicher für Regalbediengeräte, erklärt zum ungewöhnlichen Projekt: „Das Lager für die Fensterprofile ist Rohmateriallager, Zwischenlager für die Fertigung und Endlager für die Kundenkommissionen in einem. Für eine produktive Fertigung sind daher sehr kurze Transportzeiten entscheidend. Wir benötigten ein für unsere Verhältnisse recht dynamisches Fahrsystem mit Beschleunigungen von bis zu 2 m/s².“ 

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Regalbediengerät für den Fensterbau

Zentraler Fahrantrieb mit Omega-Anordnung: Getriebemotor mit Riemenscheibe und zwei Umlenkrollen. Foto: Mulco

Zentraler Fahrantrieb mit Omega-Anordnung: Getriebemotor mit Riemenscheibe und zwei Umlenkrollen. Foto: Mulco

Aufgrund der sehr sauberen Umgebung der Anlage und des relativ geringen Stangengewichtes konzeptionierte das Konstruktionsteam von Gerhard Waltersbacher den Fahrantrieb und das Hubwerk von Anfang an mit Zahnriementrieben. Er ergänzt dazu: „Im Fahrwerk des neuen Bediengerätes kommt ein zentraler Fahrantrieb mit Omega-Anordnung zum Einsatz – also ein Zahnriementrieb mit zwei Umlenkrollen. Für den Hubantrieb konstruierten wir zwei Zahnriementriebe, die über eine Zwischenwelle gekoppelt sind. Wir bewegen mit dem Fahrwerk eine Masse von zirka 2 Tonnen und mit dem Hubwerk inklusive Material 450 kg."

Hilger u. Kern Industrietechnik aus Mannheim liefert die Polyurethan-Zahnriemen und Riemenscheiben für beide Antriebe – für den Fahrantrieb den BRECOmove AT10 in 100 mm Breite und für das Hubwerk den BRECOmove AT10 in 50 mm Breite. Im Lieferumfang ist auch das Spannplatten-System BRECO®-fix enthalten, mit dem der Polyurethan-Zahnriemen für den Fahrantrieb am Boden fixiert und vorgespannt wird. Für den Transport der Profile aus dem Bediengerät ins Lagerfach kommt auf dem Hubwerk eine angetriebene Rollenbahn zum Einsatz.

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Produktvielfalt für effizientes Arbeiten

Spannplatten-System BRECO®-fix für die einseitige Riemeneinspannung. Durch Austausch der Kunststoffplatte kann sehr einfach von einem zum anderen Zahnriementyp umgestellt werden. Foto: Mulco

Spannplatten-System BRECO®-fix für die einseitige Riemeneinspannung. Durch Austausch der Kunststoffplatte kann sehr einfach von einem zum anderen Zahnriementyp umgestellt werden. Foto: Mulco

René Preßler, Hilger u. Kern-Ingenieur im Außendienst, erinnert sich: „Die ersten Beratungsgespräche liefen auf Basis des Polyurethan-Zahnriemens BRECO® AT10“. Dieser Zahnriemen wurde zunächst bei der weiteren Konstruktion zugrunde gelegt.

Als Variante stand ein BRECO® ATL10-Zahnriemen zur Wahl. Das L steht für „Lineartechnik“. Der ATL10-Zahnriemen bietet im Vergleich zum AT10-Zahnriemen eine um 50% höhere Belastbarkeit bei gleicher Zahntragfähigkeit. René Preßler: „Der ATL-Zahnriemen verfügt über dickere Zugträger, ist daher etwas biegeunwilliger und hätte größere Scheibendurchmesser erfordert. Als weitere Variante wurde eine Riemenbreite von 75 statt 50 mm untersucht.“

Schlussendlich entschied man sich in der Projektphase für die neue Hochleistungszahnriemen-Meterware BRECOmove AT10, was die Zugfestigkeit um 70% und die Zahntragfähigkeit um 30% steigerte. Gerhard Waltersbacher dazu: „Wir waren außerordentlich erfreut über diese Alternative, die uns Herr Preßler anbot. Mit dem Polyurethan-Zahnriemen BRECOmove konnten wir die Konstruktion auf Basis der AT10-Teilung komplett beibehalten – identische Riemenscheiben, gleiche Durchmesser und gleiche Breite, bei einer deutlich gesteigerten Zugfestigkeit."

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Zahnriemen mit hoher Steifigkeit erspart teures Wegmesssystem

BRECOmove AT10 Polyurethan-Zahnriemen im Hubantrieb. Foto: Mulco

BRECOmove AT10 Polyurethan-Zahnriemen im Hubantrieb. Foto: Mulco

Grundsätzlich spielt bei allen Positionierachsen die Steifigkeit des Antriebes eine große Rolle und im Besonderen gilt dies für Hubachsen mit Riementrieben. Dipl.-Ing. (FH) René Preßler erläutert, warum: „Bei Positionierantrieben mit Zahnriemen ändert sich das Verhältnis der Längen von Last- und Leertrum. Ja nachdem, an welcher Position die Achse steht, hat man ein ganz kurzes oder ein ganz langes Lasttrum. Daraus resultiert eine unterschiedlich große Dehnung des Riemens, abhängig von der jeweiligen Position."

Gerhard Waltersbacher ergänzt: „Mit einem Seilzuggeber als Wegmess-System und einer Positionsregelung, wie wir sie bei unseren großen Anlagen mit Kettenantrieb einsetzen, ist das kein Problem. Dann ist man unabhängig von der Dehnung des Zugmittels und – im Fall des Kettenantriebes – unabhängig von der Kettenlängung durch Verschleiß. Diesen technischen und wirtschaftlichen Aufwand wollten wir uns bei dieser neuen Anlage mit den relativ kleinen Lasten sparen und direkt über den Motor positionieren. Das Zugmittel musste hierfür ausreichend steif sein und der BRECOmove AT10 erfüllte genau diese Anforderung.“

René Preßler konkretisiert es so: „Hinsichtlich der zu hebenden Gewichte ist die Auslegung des Zahnriementriebes für das Hubwerk etwas überdimensioniert. Dafür bietet der gewählte BRECOmove-Zahnriemen aber eine so hohe Steifigkeit, dass man komplett auf die Wegmessung verzichten kann und nur über den Servoantrieb positioniert – in Summe ist das eine einfache, kostengünstige und dennoch präzise Lösung.“

Ganz allgemein gilt: Die Belastbarkeit eines Zahnriemens wird nicht etwa durch seine Reißfestigkeit, sondern durch seine Steifigkeit begrenzt. Die Leistungsgrenze ist dann erreicht, wenn die Riementeilung durch Dehnung unter Last so groß wird, dass das Einzahnen auf der Zahnscheibe nicht mehr störungsfrei abläuft – üblicherweise bei Dehnungen oberhalb von 0,4%. Bei der Entwicklung des BRECOmove wurde deshalb besonderer Wert auf eine Steifigkeitserhöhung gelegt, von der hier in doppelter Weise profitiert werden konnte. Um die größeren Momente auch sauber und verschleißfrei übertragen zu können, wurde zusätzlich die Zahnflanke FEM-optimiert (sie weicht beim „move“- Zahnriemen vom Trapez ab) und mit einem Laminat kaschiert.

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Mulco-Europe EWIV Garbsen,
03. April 2018

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