Stopp dem braunen Rasen

Sachgerechtes Schärfen von Rasenmähermessern ist nicht trivial: Die Geometrie der Messer ändert sich je nach Hersteller. Erfolgt der Schliff nicht im richtigen Winkel oder mit ungenügendem Materialabtrag, wird nur mangelhaft geschärft und Schadstellen der Klinge nicht ausreichend beseitigt. Unsauberer Schnitt schadet dem Rasen. Besonders anspruchsvoll für Sondermaschinenhersteller für Schärftechnik ist die Dimensionierung der Motoren zur Positionierung der Messer.

Die Lösung ist ein konstruktiver Kniff mit Torquemotoren, die ganz ohne Getriebe auskommen.

BENJAMIN SCHÄFER

 

Werden die Halme nicht sauber abgemäht, sondern angerissen, trocknen sie aus, und der Rasen wird braun. Mit der vollautomatischen Schärfmaschine für Rasenmähermesser, dem Franzen F33'', gehören diese Probleme der Vergangenheit an.  Die Johannes Franzen GmbH, ein Sondermaschinenhersteller für Schärftechnik aus Mechernich-Holzheim, hat die vollautomatische Schärfmaschine für Rasenmähermesser konstruiert: Franzen F33'' kann die Rasenmähermesser beliebiger Fabrikate schärfen und auswuchten.

 

So funktioniert der Franzen F33''


In der Bearbeitungszelle des Schärfautomaten Franzen F33'' befindet sich eine auf zwei Rundtischen gelagerte, horizontal und vertikal schwenkbare Einspannvorrichtung für das Rasenmähermesser. Das Messer wird waagerecht mit seiner Bohrung auf eine Welle gesteckt und mit wenigen Handgriffen in einer Einspannvorrichtung fixiert. Ein Durchbiegen oder Schwingen des Messers während des Schärfvorgangs wird durch justierbare Stützen verhindert, auf denen die Enden des Messers aufliegen. Für erfahrene Bediener dauert der komplette Rüstvorgang circa 30 Sekunden. Oberhalb des eingespannten Messers verfährt der Antrieb des Schleiftellers auf einer horizontalen Schienenführung entlang der Schneiden des Messers und wird zum Schärfen vertikal abgesenkt. Durch die horizontale Drehung des Messers um 180 Grad ist der Automat im Stande, beide Schneiden des Messers in einer Aufspannung zu schärfen. Die winkelgerechte Positionierung der Messerschneiden zur Schleifscheibe erfolgt durch Rundtische von Hiwin, auf denen die Einspannvorrichtung montiert ist.


Vor dem Start des Vorgangs muss der Bediener dann lediglich das Fabrikat und den Typ des Messers aus einer aktualisierbaren Datenbank wählen, in der die unterschiedlichen Messergeometrien hinterlegt sind. Typen, die noch nicht in der Datenbank vorhanden sind, können vom Bediener jederzeit selbständig eingegeben werden; grundsätzlich werden aktuelle Rezeptdaten jedoch von Technikern der Firma Franzen per USB-Stick oder E-Mail an die Betreiber gesendet. Anschließend läuft der komplette Schärfvorgang vollautomatisch mit einem exakt reproduzierbaren Schliff. Die Bedienung des Franzen F33'' erfolgt mit einem frei beweglichen Touchscreen.

 

Moment zu klein oder Motoren zu groß?


Johannes Franzen, Geschäftsführer von Franzen Maschinen, wollte den Konstruktionsaufwand für die Positionierung des Messers so gering wie möglich halten. Deshalb wollte er die Positioniereinheit für die Messer in einem Aufbau aus zwei Torquemotoren realisieren, von denen einer in waagerechter Position als Rundtisch dient. Darauf sollte der andere Motor in senkrechter Position montiert und auf seiner Welle die Einspannvorrichtung achsparallel angeflanscht werden, so dass die Rotation der Welle das Messer gegen die Schleifscheibe neigt. „Mit dieser Lösung lassen sich auf einfache Weise vertikale und horizontale Rotationsbewegungen kombinieren; ein Getriebe erübrigt sich“, so Franzen. Der Verzicht auf ein Getriebe bedeutet neben den Vorteilen wie Spielfreiheit und Systemvereinfachung auch geringeren Aufwand und niedrigere Kosten. Doch die Suche nach Antrieben, die für diesen Aufbau geeignet waren, gestaltete sich schwerer als gedacht – bis Franzen auf Hiwin traf. Nachdem sich die Vertriebsingenieure des Antriebsspezialisten mit Franzens Plänen vertraut gemacht hatten, empfahlen sie ihm die Verwendung von Rundtischen der Baureihe TMS. Zugleich boten Sie ihm an, ihn bei der Integration technisch zu beraten. Eine hochwertige Servoantriebsregelung gewährleistet bei der steifen Verbindung von Motor und Last Gleichförmigkeit der Bewegung und sehr gute Beschleunigungseigenschaften. Dank der Hohlwellenausführung der TMS-Motoren ist zudem eine unkomplizierte Durchführung von Kabelsystemen oder auch Mechaniken möglich. Für den horizontal drehenden Antrieb fiel Franzens Wahl auf den Typ TMS 34, der bei einem Außendurchmesser von 200 Millimeter und einer Bauhöhe von 150 Millimeter ein Dauermoment von 20 Nm aufbringt und Spitzenmomente von 60 Nm erreicht. Bei dem Antrieb, der senkrecht auf dem Rundtisch montiert werden und der die Einspannvorrichtung für das Messer gegen die Schleifscheibe neigen sollte, entschied er sich für das kleinere Modell TMS 16 mit einem Dauermoment von 15 Nm und Spitzenmomenten von 45 Nm.


Doch beim ersten Modellaufbau des Schärfautomaten zeigte sich, dass die Torquemotoren durch das große Moment, das zum Andrücken der Messerschneiden gegen die Schleifscheiben erforderlich war, nicht die von Franzen geplante Geschwindigkeit erreichen konnten. Ein Einsatz von Torquemotoren mit höherer Leistung kam für Franzen aber nicht in Frage, da größere Motoren eine weitreichende Änderung der Gesamtkonstruktion erfordert und die Kosten für den Automaten erhöht hätten. Mit diesem Problem wandte sich Franzen an das Vertriebsteam von Hiwin. Nach einer Analyse rieten ihm die Hiwin-Ingenieure dazu, das Moment, das der Torquemotor für die achsparellele Rotation der Einspannvorrichtung gegen den Schleifteller aufbringen muss, durch Gegengewichte zu reduzieren, da sich dann das benötigte Drehmoment mit einem integrierten Gewichtsausgleich halbieren ließe. Daraufhin fertigte man bei Franzen Metallwalzen mit exzentrischen Axialbohrungen. Auf die Welle des Motors aufgesteckt bilden sie ein Gegengewicht zu der auf derselben Welle angeflanschten Einspannvorrichtung. Im anschließenden Testlauf funktionierte das System wie geplant. „Die Unterstützung von Hiwin war für uns sehr hilfreich und eine gute Erfahrung“, resümiert Johannes Franzen. „Wir trafen im Vertrieb von Hiwin auf Antriebsspezialisten, die sich bestens mit den Problemfeldern der Kunden auskennen und wertvolle Hilfe bei spezifischen Anforderungen leisten können.“

 

Kleine Änderungen, große Wirkung


Das Bespiel Franzen zeigt, dass sich auch komplexe kinetische Anforderungen oft durch kundenspezifische Modifikationen von Standardprodukten realisieren lassen. Entscheidend ist dabei, über welche Applikationserfahrung und Beratungskompetenz der Vertrieb des Lieferanten verfügt. Ebenso wichtig für das Gelingen innovativer Projekte – wie des Rasenmähermesser-Schärfautomaten von Franzen – ist auch seine Aufgeschlossenheit neuen Ideen gegenüber und die Fähigkeit, die Chancen für ungewöhnliche, aber erfolgversprechende Innovationen zu erkennen und die Kunden entsprechend zu unterstützen. „Der menschliche Faktor spielte für unsere Zusammenarbeit mit Hiwin eine wesentliche Rolle“, resümiert Franzen. „Obwohl sich unsere Idee zunächst vielleicht ein wenig verrückt anhörte, haben sich unsere Ansprechpartner von Hiwin die Zeit genommen, unser Anliegen gründlich zu durchdenken und uns den passenden Lösungsansatz vorgestellt.“

www.hiwin.de

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Beitrag aus [me] 1/2016

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