Denkt man nur an die bereits 1973 akkubetriebene Rasenkantenschere oder den Bewässerungscomputer aus den 1980er Jahren, erwies sich GARDENA schon immer als besonders nachhaltig denkender Innovator. Doch das Zeitalter der Industrie 4.0 sowie der immer deutlicher werdenden ökologischen und wirtschaftlichen Belastbarkeitsgrenzen stellen auch die weltweit agierende Tochtergesellschaft des schwedischen Husqvarna-Konzerns vor die Herausforderung, vernetzter, schneller und vor allem umweltgerechter zu produzieren. Grundlegende Voraussetzungen für eine zukunftsorientierte und nachhaltige Produktion sind dank eines Partners bereits erfüllt: Mit modernster Hubdreh- und Lineartechnik des Antriebsspezialisten LinMot ist es GARDENA gelungen, Präzision, Geschwindigkeit und Nachhaltigkeit seiner Produktionsanlagen neu zu definieren.
GARDENA hat uns einen faszinierenden Einblick in die Produktion seines grössten Verkaufsschlagers gegeben. Wie es der schwedischen Husqvarna-Tochter gelungen ist, Präzision, Geschwindigkeit und Nachhaltigkeit der Produktionsanlagen mit unserer Technik neu zu definieren, erfahren Sie aus unserem Video.
Zurück zu den Wurzeln
130 Liter pro Kopf. So viel Wasser verbraucht jeder Mensch in Deutschland täglich zum Trinken, Waschen, Putzen und Kochen. Eine beachtliche Menge, aber nur ein Bruchteil des tatsächlichen Gesamtverbrauchs. Denn ein oft unsichtbarer Indikator, das so genannte virtuelle Wasser, trägt in viel stärkerem Maße zur Übernutzung der Wasserressourcen bei. Wird dieses eingebettete Wasser, das für die Herstellung von Nahrungsmitteln, Getränken, Kleidung und anderen Konsumgütern benötigt wird, mit eingerechnet, beläuft sich der Wasser-Fußabdruck auf rund 7.200 Liter pro Tag und Kopf, bzw. 219 Milliarden Kubikmeter pro Jahr für ganz Deutschland – so die Ergebnisse des Forschungsprojekts der Technischen Universität Berlin. Zweifellos haben industrielle Hersteller vieler Branchen mit ihren zum Teil hallengroßen Produktionsanlagen einen maßgeblichen Anteil an den explodierenden Zahlen des konsuminduzierten Wasserverbrauchs. GARDENA ist sich dieser Verantwortung und den damit verbundenen Konsequenzen jedoch bewusst und gestaltet seine Produktionsprozesse seit Jahrzehnten mit einer ökologischen Sicht auf die Zukunft des Wassers. „Schonender, effizienter und sparsamer sollen sowohl unsere Produkte als auch deren Herstellung sein“, fasst Heribert Wettels, Kommunikationsmanager der Öffentlichkeitsarbeit bei GARDENA, die Unternehmensphilosophie kurz zusammen.
Dass diese Philosophie seit jeher gelebte Praxis ist, zeigt am besten das modulare Tropfbewässerungssystem der Husqvarna-Tochter, das im Konsumentenbereich bereits Jahrzehnten die absolute Marktführerschaft innehat. Das Micro-Drip-System (MDS) ist eine ressourceneffiziente Bewässerungslösung, die Wasser tropfenweise dorthin bringt, wo es Pflanzen brauchen: an die Wurzeln. „Die allererste Version des MDS wurde 1985 auf den Markt gebracht. Das war lange vor den großen Nachhaltigkeitsdebatten und Dürreperioden in Europa“, erklärt Heribert Wettels, Leiter der Kommunikation die Entstehungsgeschichte des Bewässerungssystems und unterstreicht damit das umweltbewusste Handeln des Unternehmens, das sich im Laufe der Jahre auch auf die Automatisierungstechnik der Produktionsanlagen ausgewirkt hat. „Da die neue Generation des Micro-Drip-Systems von Grund auf erneuert wurde, war auch eine Weiterentwicklung des dahinter stehenden Fertigungssystems und dessen Antriebstechnik notwendig“, erläutert Reinhold Steck, Konstruktionsleiter Sondermaschinenbau bei GARDENA, die technischen Aspekte des Wandelns. Da sich die MDS-Anlage bereits in der vierten Ausbaustufe befindet, musste dieser Fortschritt der Fertigungsprozesse auch auf nahezu allen Ebenen der Antriebstechnik erfolgen. „In den ersten drei Ausbaustufen des MDS waren konventionelle Lösungen im Einsatz“, so Konstruktionsleiter Steck. Da die neue Anlagengeneration mehr Grund- und Prozesssicherheit, erhöhte Präzision in der Kraftregelung und in den Prozessparametern sowie optimierte Nachhaltigkeit und Energieeffizienz bieten sollte, führte der Weg für die Abteilung Sondermaschinenbau nach den Worten von Steck unweigerlich zu einem Hersteller, „bei dem wir schließlich die Lösung für unsere anspruchsvollen Pick-and-Place-Aufgaben fanden. Denn gerade bei diesen Prozessen sind die LinMot-Antriebssysteme in ihrer Dynamik und Präzision unschlagbar.“
PR02 – Präzision auf Knopfdruck
Industrielle Anlagen zum präzisen und dynamischen Verschließen, Verschrauben oder Montieren zu realisieren, ist mit herkömmlichen Servo-Lösungen eine äußerst komplexe Herausforderung. Die verschiedenen Komponenten, wie z. B. die zwei Arten von Servomotoren, Greifer, Schläuche, Sensoren usw., müssen aufeinander abgestimmt und in das Engineering einbezogen werden. Dies macht die Realisierung von effizienten Industriemaschinen planungs-, material-, kosten- und zeitaufwändig und verspricht dennoch nicht die volle Präzision und Vielseitigkeit in der Verarbeitung – wie es z.B. beim Micro-Drip-System von GARDENA der Fall ist – von klein dimensionierten Bauteilen. So sind z. B. der Reihentropfer für Reihenkulturen und der Endtropfer, der sich hervorragend eignet, um auch bei Höhenunterschieden punktuell und wassersparend zu bewässern, sehr klein und erfordern daher ein neues Level der Montagegenauigkeit. „Mit zwei Servomotoren kann man zwar kraftgeregelt fahren, aber bei der großen Masse, die bewegt werden muss, geht die bei den MDS-Anlagen nötige Präzision verloren“, erklärt Konstruktionsleiter Steck die Grundproblematik der Kleinteilmontage bei klassischen Servoantrieben. Hier zeigt sich das erste entscheidende Alleinstellungsmerkmal der PR02 Motoren: Durch den entkoppelten rotativen Servomotor der LinMot Hubdreh-Module muss nur noch die Motorwelle beschleunigt oder abgebremst werden, wodurch die bewegte Masse sowohl rotativ als auch linear wesentlich kleiner ist und die Vorschubkraft auch bei vertikal ausgerichteten Prozessen sehr fein definiert werden kann.
Aber nicht nur die Prozesse in den GARDENA Anlagen profitieren von den Eigenschaften der PR02 Motoren. LinMot, als Marktführer im Bereich tubulärer Servomotoren erkennt alle Kundenbedürfnisse: Ob zum Schrauben, Montieren oder Verschließen, die Hubdreh-Motoren der PR02-Serie zeichnen sich auch durch ihre hohe Flexibilität, Dynamik sowie Sicherheit und Vernetzung aus. Für die exakt reproduzierbaren und protokollierbaren Bewegungsabläufe sorgen kalibrierbare Kraft- und Drehmomentsensoren, die neben den aus dem Servoregler zur Verfügung gestellten Sollwerten die Möglichkeit zur Überwachung und Auswertung in Echtzeit vorliegender Prozessparameter wie Presskraft, Drehmoment, Winkel oder lineare Position für jeden Prozess mit einer Genauigkeit von besser/gleich 1 % des Nennwerts bieten. „Damit lassen sich auch die Regelparameter viel genauer auf die jeweilige Bauteilkontur abstimmen“, bestätigt Herr Steck und zeigt die daraus resultierenden Nutzeffekte für GARDENA auf: „Durch die Präzision der LinMot PR02 Motoren sind unsere Anlagen prozessstabiler und die Reaktions- sowie Zykluszeiten deutlich kürzer geworden“, so der Konstruktionsleiter. Während vor 15 Jahren eine Zykluszeit von 6 bis 7 Sekunden für die damaligen Produktionsbedingungen und -mengen völlig ausreichte, sind die MDS-Anlagen und die darin eingesetzten LinMot Hubdreh-Motoren heute als Schnellläufer ausgelegt und arbeiten mit einer Ausbringungszeit von 1 bis 2 Sekunden, und dies sogar zweibahnig. „Diese Zykluszeiten sind pneumatisch nicht mehr machbar“, sagt Konstruktionsleiter Steck und zeigt auf den bereits erwähnten Reihentropfer. Dank des LinMot PR02 kann dieser in nur 0,3 Sekunden mit dem T-Stück verschraubt werden.
Darüber hinaus können die LinMot Komponenten weitere spezielle Anforderungen erfüllen, die sich aus der Sonderstellung der GARDENA-Konstruktionsabteilung ergeben: „Eine hohe Flexibilität der Antriebe ist für uns besonders wichtig, da wir immer wieder neue, maßgeschneiderte Sonderanlagen für die jeweiligen neuen Produkte entwickeln“, berichtet der Konstruktionsleiter. Dabei können sich Parameter und Konturen sowohl produkt- als auch maschinenseitig grundlegend und schnell ändern, so dass das Nachteachen der einzelnen Positionen schnell, einfach und präzise erfolgen muss. „Dank ihrer Flexibilität machen die LinMot Komponenten bei allen Anpassungen der Produktionsmaschinen blitzschnell mit und alle Änderungen können im Handumdrehen durchgeführt werden“, sagt Reinhold Steck.
Vollautomatisierte Prozesse dank LinMot Komponenten: Unabhängig von Grösse, Material, Kontur oder Komplexität der zu verarbeitenden Teile werden mit LinMot Linearmodulen und Hubdreh-Motoren komplette Pick-and-Place-Prozesse schnell, kostenschonend und nachhaltig realisiert.
LinMot Linearmodule – Gesamtpaket statt Komplexität
Die hochdynamischen LinMot Module DM01, SM01 sowie SM02 sind einbaufertig vormontierte Einheiten. Sie stellen eine Weiterentwicklung der bereits seit mehr als 20 Jahren im Einsatz befindlichen B- und H-Führungen von LinMot dar und verfügen über alle Konstruktionsvorteile eines modernen Antriebs. Heribert Wettels: „Eine GARDENA Anlage ist keine Lösung von der Stange. Das bedeutet auch, dass die Komponenten, die darin verbaut werden, ein hohes Maß an Flexibilität aufweisen müssen. Zudem haben die Kollegen als Sondermaschinenbauer mit vielen verschiedenen Technologien zu tun. Da müssen sich die LinMots perfekt einfügen.“ Eine Herausforderung, die von den LinMot Linearmodulen mit Bravour gemeistert wird: Denn die DM01 Module sind in der Lage, unendlich viele Bewegungsabläufe für jede Kundenapplikation zu realisieren. Mit zahlreichen Festigkeitsklassen, Baugrößen und Hublängen sowie optionalem, branchenspezifisch entwickeltem Zubehör wie einem komplett auswaschbaren Motorinnenraum für Clean-in-Place und Sterilization-in-Place Prozesse, Edelstahlausführungen, vollgekapseltem Stator und Hublängen bis zu 2 Metern sind LinMot Linearführungen und -module in jeder Produktionsumgebung und Maschine unschlagbar.
Auch die Modularität der LinMot Linearmodule hat die GARDENA-Ingenieure überzeugt. Zum einen verfügen die Linearmodule über die gleiche Ansteuerung wie die bereits eingesetzten Hubdreh-Motoren, was den elektrischen Aufbau der GARDENA-Systeme wesentlich schneller und effizienter macht. Zum anderen ermöglichen die zahlreichen Zentrierbohrungen in den Frontplatten und im Führungsblock eine schnelle, vielseitige und präzise mechanische Fixierung der Last oder weiterer LinMot Module. „Während der Entwicklungsphase hat uns LinMot sehr intensiv unterstützt“, sagt Felix Kaifel, Leiter der Softwareprojektierung der MDS Anlagen. Dies erlaubte GARDENA bereits durch einen Versuchsaufbau die Untersuchung der verschiedenen Prozesse sowie die Festlegung optimaler Programmabläufe. Und so konnten dank der Kinematikfunktion beiden zusammengesetzten LinMot Linearmodule sowohl die X- als auch die Y-Achse des Bewegungsablaufs mit geschliffenen Eckpunkten realisiert werden. „Diese Vorteile der LinMot Linearmodule ermöglicht uns eine wesentlich antriebs- und maschinenschonendere und gleichzeitig schnellere Fahrweise ohne ruckartige Bewegungen“, berichtet Projektleiter Kaifel.
Sicher und effektiv durch Safety Drives
In Deutschland gelten bekanntlich hohe Sicherheitsstandards in der industriellen Produktion. Für die Ingenieure von GARDENA ist deshalb die von LinMot angebotene Functional Safety von besonderer Bedeutung. Die LinMot Drives mit der Option -2S enthalten im gleichen Gehäuse ein integriertes, zertifiziertes Sicherheitsmodul. Dieses ermöglicht in Verbindung mit -2S Motoren die Umsetzung von Sicherheitsfunktionen wie sicher reduzierte Geschwindigkeit (SLS) sowie sicher reduzierter Halt (SOS). „Mit der -2S Safety Option von LinMot sind wir nicht nur sicherer, sondern auch komfortabler geworden, sowohl bei der Fehlersuche als auch bei der Inbetriebnahme der Produktionsanlagen“, erklärt Projektleiter Kaifel. So können dank der hohen Grundsicherheit der LinMot -2S Komponenten die Schutztüren der Anlagen bei bestromtem Motor geöffnet werden, um Positionen zu teachen oder um Störungen zu beheben. „Eine solche Störungsbeseitigung ist nicht nur sicherer, schneller und effizienter, sondern erhöht auch die Anlagenverfügbarkeit. Dies hat sich bei all unseren saisonalen Gartenprodukten von GARDENA als wesentlicher Vorteil für einen schnellen Produktions- und Verkaufsstart erwiesen“, so der Leiter der Softwareprojektierung.
Der absolute Allrounder für Pick-and-Place-Anwendungen: Die herausragende Modularität und Kombinierbarkeit zu Zweiachssystemen sowie Beschleunigungen bis 50 m/s und Geschwindigkeiten bis 5 m/s lassen konventionelle Lösungen alt aussehen und machen die LinMot DM01-Module in jeder Kundenapplikation konkurrenzlos.
Nachhaltigkeit oder Effizienz?
Vor rund 15 Jahren war dies tatsächlich eine Entscheidungsfrage, bei der Nachhaltigkeit Effizienz oder Effizienz Nachhaltigkeit ausschloss. Die Zusammenarbeit von GARDENA und LinMot zeigt heute aber, dass sich klimaschonende Industrieproduktion und Effizienzsteigerung nicht ausschließen müssen, sondern mit der richtigen Antriebstechnologie sogar zu weiterem Nutzen führen können. Denn die Partnerschaft zwischen GARDENA und LinMot leistet einen doppelten Beitrag: Einerseits entstehen Produkte, die mit natürlichen Ressourcen fußabdruckgerecht umgehen, andererseits werden neue Herstellungsverfahren entwickelt, die dazu beitragen, den konsuminduzierten Wasserverbrauch der Industrieproduktion effizient zu reduzieren. „Für GARDENA ist es nur logisch, in nachhaltige Automatisierungstechnologien zu investieren. Die Partnerschaft mit LinMot wird sich deshalb stark weiterentwickeln“, fasst Heribert Wettels, zusammen. „Die Anlagen werden bereits an die Werke in Tschechien, China, USA und Australien geliefert. Damit sind die Sondermaschinen mit LinMot Komponenten genauso global aufgestellt und beliebt wie das Unternehmen GARDENA selbst.“
