31. MAI 2016

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Kompakte Leistungsträger


LINEARFÜHRUNGEN - Der hervorragende Ruf der deutschen Werkzeugmaschinen-Industrie beruht nicht zuletzt auf ihrer Innovationsfähigkeit, auf modularen Konstruktionskonzepten und dem Einsatz hochleistungsfähigen Maschinenelementen. In besonderem Maße gilt dies beispielsweise für die Maschinenfabrik Berthold Hermle im süddeutschen Gosheim. Die neuesten Bearbeitungszentren des Unternehmens verdanken ihre Leistungsfähigkeit unter anderem den Linearführungen von INA.

Auch im Werkzeugmaschinenbau ist nur ein ständiger Wandel die Grundlage für anhaltenden Erfolg, schließlich haben in den vergangenen 10 Jahren beinahe alle Hersteller von Metallbearbeitungsmaschinen mehr oder weniger schmerzhaft erfahren, daß es auf Dauer wenig hilft, die vorhandenen Maschinen mit ihren Beschränkungen lediglich weiter zu optimieren. Gefragt sind statt dessen immer wieder völlig neue Konzepte: So wurde die Universalfräsmaschine vom Universal-Bearbeitungszentrum abgelöst, und heute haben verkettete Bearbeitungszentren vielfach auch die Transferstraßen und die Flexiblen Fertigungssysteme (FFS) der 80er und 90er Jahre überflüssig gemacht. Dazu kommt, daß Kunden und Anwender mit ihren Betriebsmitteln heute immer wieder andere individuelle Aufgaben lösen wollen. Von einem Bearbeitungszentrum erwarten sie also zugleich hohe Funktionsvielfalt und Flexibilität - die Hersteller der Maschinen müssen also immer wieder umdenken und nach kreativen Lösungen suchen.

Ein Unternehmen, das diesen anfangs nicht ganz einfachen Weg seit Jahren erfolgreich beschreitet, ist die mittelständische Maschinenfabrik Berthold Hermle AG im württembergischen Gosheim. Die wesentlichen Bausteine für den anhaltenden Erfolg der süddeutschen Maschinenbauer sind neue Konstruktionen und Bauweisen, modulare Konzepte, hochleistungsfähige Maschinen- und Antriebselemente, eine hohe Fertigungs-Intensität, komplette Ausstattungen und ein möglichst hoher Automatisierungsgrad. Seit der Vorstellung der neuen Bearbeitungszentren der Baureihe C sorgt ein stetiges Wachstum für einen gesicherten Platz unter den Marktführern für zerspanende Metallbearbeitungsmaschinen.

Kreative Lösungen mit intelligenten Maschinenelementen
Das jüngste Zeichen der Entwicklungs- und Innovationsstärke bei Hermle ist die modular aufgebaute neue Bearbeitungszentren-Baureihe C30/C40 „Dynamic“ für eine hochproduktive Simultanbearbeitung mit fünf Achsen. Gegenüber den Vorgängermodellen verspricht die Zusatzbezeichnung „Dynamic“ mehr Tempo und höhere Automatisierung bei einem spürbar reduzierten Platzbedarf. Das Geheimnis liegt laut Jürgen Mayer, verantwortlicher Konstrukteur für die Baureihe C30/C40 bei Hermle, in der konstruktiven sowie maschinenbautechnischen Integration diverser Bearbeitungs- und Automatisierungs-Funktionen in die Maschine. So besteht der Grundaufbau aus einem multifunktionalen Maschinenbett in der bei den C-Maschinen bewährten modifizierten Gantry-Bauweise. Zur Aufnahme der Belastungen und Momente bei der zerspanenden Bohr- und Fräs-Bearbeitung aus allen Achsrichtungen dienen Linearführungen der INA-Schaeffler KG aus Homburg an der Saar, die auf das Maschinenbett aufgeschraubt sind.

Zur Bearbeitung bewegen die drei Hauptachsen das Werkzeug, während das Werkstück ruht oder in einer Schwenk- oder Rundachse positioniert werden kann. Die Gantry-Auslegung mit den drei Hauptachsen ermöglicht eine vom Werkstückformat und dessen Gewicht unabhängige Verfahr- und Positionierdynamik, unterstützt von den präzisen und leichtgängigen Profilschienenführungen.

Die betriebssichere Konstruktion erlaubt es, in beiden Baureihen-Größen ein und dieselben Linearführungssysteme einzubauen, die sich lediglich in den Längen der jeweiligen Führungsschienen unterscheiden. Dieses Gleichteile-Prinzip senkt den Aufwand für Konstruktion, Bearbeitung, Beschaffung, Lager und Service und hilft somit durchgängig Kosten einzusparen. Umgesetzt wurde dieses Prinzip auch bei den Lagerungen für die Kugelrollspindeln, wo die gleichen Typen der Baureihe ZKLF wie bei den Vorgängermaschinen zum Einsatz kommen.

Gleiche Maschinenelemente für unterschiedliche Problemlösungen
Neben den Linear-Führungssystemen arbeiten in den neuen Maschinen auch diverse Wälzlager aus dem umfangreichen Programm an Rotativlagern von INA, etwa das neuentwickelte Axial-Radiallager der Baureihe YRTS im integrierten Rundtisch der Bearbeitungszentren, das gegenüber den herkömmlichen kombinierten Axial-Radiallagern ein erheblich geringeres Reibmoment besitzt. Der Einsatz der neuen Baureihe erlaubt daher, die benötigte Antriebsleistung zu reduzieren und macht zudem hochdynamische Beschleunigungen erst möglich.

Die niedrige Reibung reduziert zudem die Erwärmung des Lagers. Dies verbessert nicht nur die Genauigkeit der gesamten Achse, sondern erlaubt auch höhere Drehzahlen und damit die volle Nutzung von Direkt-Antrieben. Nicht zuletzt verbessert das konstante Reibungsmoment die Regelbarkeit der Antrieb die Positionier-Genauigkeit verbessert. Die anflanschbare Ausführung der INA-Rundtischlager ohne die Verwendung von Zusatzbauteilen gestatten einen äußerst kompakten und Gewicht sparenden Tischaufbau.

Leistungsplus durch Funktions-Integration und kreative Maschinenelemente-Nutzung
Ein weiteres Highlight der BAZ C30/C40 ist die Konstruktion des kompakt gehaltenen Werkzeugmagazinsystems, das vollständig in den Maschinengrundkörper integriert wurde und sich somit außerhalb des Arbeitsbereichs befindet. Erreicht wurde dies durch die Verwendung einer Drehverbindung für die Lagerung des Werkzeugwechslers, mit großem Außendurchmesser bei gleichzeitig kompaktem Lagerquerschnitt und in Kombination mit einem relativ kurzen Linearführungssystem in der Y-Achse. Gegenüber früheren Konstruktionen ergeben sich so, bei gleich bleibenden Bereitstellungs- und Genauigkeitsmerkmalen, deutlich mehr Magazinplätze für nunmehr 38 Werkzeuge, die sich im Pick-up-Verfahren mit Span-zu-Span-Zeiten von 4,5 Sekunden vollautomatisch wechseln lassen.

Möglich wurde die schnelle Entwicklung der neuen Bearbeitungszentren durch eine enge Zusammenarbeit zwischen den Konstrukteuren von Hermle mit den Anwendungs-Ingenieuren von INA während sämtlicher Phasen von Entwicklung, Konstruktion und Bau der Maschine - von der Abklärung bezüglich Machbarkeit, den Berechnungen in allen Projektstadien bis zur der Fertigung und Lieferung. Die Maschinenelemente konnten zudem weitgehend aus dem INA-Standard-Lieferprogramm entnommen oder aus diesem entwickelt werden.

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