Aufbau des Endmontageautomaten
Diese Station besteht aus 3 CNC-gesteuerten Achsen. Eine Horizontalachse X, eine Vertikalachse Z, eine Einzelteil-Positionierachse A. Die X- und Z-Achse sind Standard- Linearachsen mit Zahnriemenantrieb, die X-Achse hat dabei aufgrund der notwendigen Konstruktion eine relativ große Masse von 31 kg zu bewegen. Die A-Achse ist eine Drehachse die über ein Planetengetriebe an den Motor angebunden ist. Die Motoren werden über +-10V-Schnittstelle von einer Siemens S7-300 mit CNC-Erweiterungsmodul FM357 gesteuert.

Das grenzwertige Problem
Es zeigte sich bei den ersten Inbetriebnahmeversuchen unseres Auftraggebers, dass extreme Erschütterungen an der Anlage entstehen. Da unmittelbar vor der Endmontagestation eine Prüfstation installiert ist, war die Erschütterung nicht akzeptabel. Auch die Genauigkeitsforderungen für die Positionierung am Endpunkt waren damit nicht erfüllbar, die X-Achse hatte am Endpunkt einen erheblichen Überschwinger. Die Erschütterungen erzeugten an der Mechanik Kräfte, die weit über die erlaubten Grenzwerte hinaus gingen. Bei einem Versuch begann sich der 1,5 Tonnen schwere Unterbau der Station langsam kreisförmig durch die Halle zu bewegen.

Problemanalyse und Lösung

1. Die Bewegungen beim ersten Versuch waren CNC-gesteuerte Bewegungen, die strikt nacheinander abliefen: Erst fuhr die X-Achse an den Endpunkt, dann erst begann die Z-Achse mit ihrer Bewegung nach unten.
   Lösungsansatz: In dem wir beide Achsen gleichzeitig versetzt bewegten hatten wir mehr Zeit zur Vefügung, wodurch Kräfte, Beschleunigungen und Geschwindigkeiten stark reduziert wurden.
   
   
2. Eine CNC-Bewegung ist gekennzeichnet durch eine Beschleunigungsphase, eine Phase mit konstanter Geschwindigkeit und eine Abbremsphase. Die für die vorgegebene Geschwindigkeit erforderlichen Beschleunigungen und die auftretenden Kräfte sind dabei sehr hoch.
   Lösungsansatz: Wir realisierten eine Bewegungsform, die bis zur Mitte der Bewegung beschleunigt und von dort an stetig abbremst, dadurch werden die geringstmöglichen Beschleunigungswerte erfordert.
   

Beide Maßnahmen zusammen erzeugten eine derartigen Bewegungsablauf, der keine Erschütterung an der Station mehr verursacht, bei der kein Überschwinger erzeugt wurde, bei dem alle Grenzwerte für Kräfte und Drehmomente weit unterschritten wurden.

Umsetzung der Bewegungen auf der Maschine
Die Bewegungen wurde mit speziellen Funktionen der CNC-Steuerung in einem CNC-Programm abgebildet. Dieses Programm greift auf mehrere Parameter zu, über die die Bewegung justiert werden kann. Das Programm an sich liegt statisch auf der Steuerung und wird nicht verändert. Der Maschinenbediener startet die Bewegung über ein Panel, das an die S7 angebunden ist. Er kann über dieses Panel folgende Korrekturwerte eingeben:

• Verschiebung der Bewegung in X-Richtung
• Weg der Bewegung in X-Richtung
• Verschiebung der Bewegung in Z-Richtung
• Weg der Bewegung in Z-Richtung

Ergebnis
Die Montagelinie konnte durch die Methoden der Bewegungstechnik mit der gewünschten Geschwindigkeit in Betrieb gehen. Es konnte eine Lösung für ein Problem geboten werden, das mit normaler CNC-Technik nicht realisierbar gewesen wäre.