Technische Tiefe & Sicherheitsarchitektur der SLD-Reihe – Modulare Automatisierungslösungen von Schunk

Schunk kombiniert mit der Lineardirektachsen-Familie SLD (SLD Mini und SLD Midi) hochdynamische Motion, mechatronische Greiftechnik (EGK) und KI-basierte Bildverarbeitung zu modularen Automatisierungslösungen. Durch den Verzicht auf klassische Zahnriemen- oder Kugelgewindetriebe reduzieren sich Taktzeiten und mechanischer Verschleiß drastisch – ein entscheidender Wettbewerbsvorteil für Branchen wie Elektronik und E-Mobility, die kompakte Fertigungszellen mit hohem Durchsatz benötigen.

Motion im Mittelpunkt – Die SLD-Mini- und SLD-Midi-Achsen

Die SLD-Mini- und SLD-Midi-Achsen setzen auf berührungslosen Lineardirektantrieb, bei dem elektromagnetische Kräfte den Schlitten ohne äußere Spindeln oder Riemen bewegen. Dieses Konzept eliminiert mechanisches Spiel und ermöglicht Wiederholgenauigkeiten von ±0,01 mm.

• Maximale Beschleunigung: 100 m/s² (2024, Quelle S1)
• Maximale Verfahrgeschwindigkeit: 5 m/s (2024, Quelle S1)
• Spitzenantriebskraft: bis 2,4 kN, Tragzahlen bis 276 kN in Schwerlastausführung (2024, Quelle S1)
• Integrierte Messsysteme und spielfreie Führung für Lagefehler von nur 0,01 mm (2024)

Durch die kompakte Bauweise fehlen störende Außenkonturen, sodass die Achsen auch in beengten Bauraumen problemlos integriert werden können.

Sicherheitsarchitektur bei vertikalem Einsatz

Im stromlosen Zustand besitzen Lineardirektachsen kein Eigenhaltemoment. Für Z-Achsen bietet Schunk deshalb optionale Sicherheitsfunktionen:

• Pneumatische oder magnetische Haltebremsen (SIL2/PLd-zertifiziert)
• Magnetische Gewichtsausgleicher zur Kompensation des Eigengewichts
• Extern verfügbare Sicherheits-Klemmsysteme, die ein Absinken bei Not-Aus verhindern

Alle Gebersysteme unterstützen Protokolle wie DRIVE-CLiQ, HIPERFACE DSL und EnDat 2.2, sodass die Achsen nahtlos in bestehende Automatisierungsnetzwerke eingebunden werden können.

Feinfühlige Handhabung – Der elektrische Kleinteilegreifer EGK

Der EGK-Greifer ergänzt die SLD-Achsen in sensiblen Montageprozessen, etwa beim Leiterplatten-Depaneling. Sein “SoftGrip”-Modus reduziert die Impulskraft beim Aufprall, um Mikrorisse zu vermeiden.

• Greifkraftbereich: 20 – 150 N, abhängig von Baugröße (EGK 25: 20-50 N, EGK 40: 55-150 N, 2024)
• Stufenlos programmierbare Kraftwerte, H1-Schmierung für Lebensmittel- und Reinraummessungen (2024, Quelle S3)
• Positionier-Wiederholgenauigkeit: 0,03 mm über 100 Zyklen (2024, Quelle S3)

Durch die permanente Greifkrafterhaltung bleibt das Werkstück auch bei kurzzeitigen Steuerungsunterbrechungen stabil positioniert.

KI-basierte Bildverarbeitung – Das 2D Grasping-Kit

Das 2D Grasping-Kit ergänzt die mechanischen Komponenten um eine lokale, on-premise KI-Vision. Die Bildverarbeitung läuft auf einem dedizierten Industrie-PC (SVC) und bleibt vollständig im Werksnetz – ein wichtiger Aspekt für datensensible Branchen wie Halbleiter- oder Medizintechnik.

• Trainingszeit für neue Bauteilgeometrien: 1-2 Stunden (2024, Quelle S4)
• Offene Schnittstellen über TCP/IP und gängige Feldbusse, kompatibel zu Siemens SPS und anderen Steuerungen (2024)
• Selbstlern-Algorithmen benötigen kein Expertenwissen in industrieller Bildverarbeitung

Das System berechnet automatisch Greifpunkte und Störkonturen, sodass Unsortiertes ohne vorherige Programmierung gegriffen werden kann. Einschränkungen bestehen bei stark glänzenden oder semitransparenten Bauteilen, wo rein 2D-Kameras physikalische Grenzen erreichen.

Anwendungsbeispiele in Elektronik und E-Mobility

Durch die Kombination von SLD-Mini/Midi, EGK-Greifer und 2D Grasping-Kit lassen sich Fertigungszellen realisieren, die:

• Elektronische Baugruppen innerhalb von Millisekunden positionieren und bestücken
• Batteriezellen-Montage in E-Mobility-Linien mit hoher Dynamik und minimalem Bauraumbedarf
• Unsortierte Bauteile in Reinräumen ohne menschliche Eingriffe verarbeiten

Die modularen Bausteine ermöglichen schnelle Systemintegration – von einer einzelnen Pick-and-Place-Einheit bis zu mehrachsigen Mehrachssystemen.

Wirtschaftliche Chancen und Risiken

Die Investitionskosten (CAPEX) von Lineardirektachsen liegen über denen konventioneller Antriebe. Die Amortisation erfolgt jedoch primär über:

• Reduzierte Taktzeiten dank hoher Beschleunigung und Geschwindigkeit
• Wartungsfreiheit durch Verzicht auf mechanisch verschleißbehaftete Komponenten
• Geringerer Energieverbrauch durch Direktantrieb ohne Zwischengetriebe

Ein weiteres Risiko ist die fehlende Selbsthemmung im stromlosen Zustand, das jedoch durch die genannten Sicherheits-Haltebremsen adressiert wird. Thermische Belastungen müssen bei hohen Dauervolumen berücksichtigt werden.

FAQ – Häufig gestellte Fragen

Was unterscheidet die SLD-Achsen grundlegend von klassischen Kugelgewindetrieben?

SLD-Achsen nutzen einen berührungslosen Lineardirektantrieb. Dadurch entfallen verschleißbehaftete Komponenten wie Spindeln, Riemen oder Getriebe, was zu spielfreier Positionierung (±0,01 mm) und minimalem Wartungsaufwand führt.

Wie wird die Sicherheit bei vertikalen Achsanordnungen gewährleistet?

Optionale pneumatische Sicherheitsklemmen, Haltebremsen, SIL2/PLd-zertifizierte Gebersysteme und magnetische Gewichtsausgleicher kompensieren das Eigengewicht stromlos und verhindern ein Absinken bei Not-Aus.

Welche Steuerungsschnittstellen unterstützt das 2D Grasping-Kit?

Das Kit stellt offene Schnittstellen über Standard-TCP/IP und gängige Feldbusse bereit und lässt sich somit in Steuerungen führender Hersteller (u. a. Siemens SPS) sowie Knickarm- und Portalsysteme integrieren.

Fazit

Schunks modulare Automatisierungslösungen verbinden die hohe Dynamik und Verschleißfreiheit der SLD-Mini- und SLD-Midi-Lineardirektachsen mit einer feinfühligen Greiftechnik (EGK) und einer KI-gestützten Vision (2D Grasping-Kit). Die technischen Eckdaten – bis zu 100 m/s² Beschleunigung, 5 m/s Geschwindigkeit, 2,4 kN Antriebskraft und Wiederholgenauigkeiten im Zehntel-Millimeter-Bereich – bieten Entwicklern belastbare Grundlagen für hochflexible Fertigungszellen. Durch integrierte Sicherheitsfunktionen (SIL2/PLd, Haltebremsen) und on-premise Bildverarbeitung adressieren die Systeme sowohl funktionale als auch datenschutzrelevante Anforderungen. Trotz höherer Anfangsinvestitionen amortisieren sich die Lösungen über verkürzte Zykluszeiten, Wartungsfreiheit und geringe Energiekosten. Unternehmen aus Elektronik, E-Mobility und anderen High-Tech-Sektoren können mit den Schunk-Modulen ihre Produktionslinien kompakt, schnell und sicher modernisieren.