Digital Engineering Magazin

Energiever­sorgung für Werkzeugma­schinen

- › von Rainer Rössel Rainer Rössel ist Geschäftsb­ereichslei­ter Chainflex Leitungen bei Igus.

Wozu Emag die Spindeln via Einzelader­leitung mit Energie versorgt

Die vertikalen Drehzentre­n der Vmc-serie des Hersteller­s Emag sind auch als „Fünfachser“verfügbar, die das Bearbeiten komplexer Geometrien erlauben. Dabei werden etwa raumschräg­e Bohrungen und Flächen in schwere Bauteile eingebrach­t. Für die Energiever­sorgung der Spindel ist dies eine Herausford­erung. Wie der Maschinenb­auer diese angegangen ist.

Hochpräzis­e Vertikalbe­arbeitung in fünf Achsen auf kompaktem Raum: Vor drei Jahren hat Emag die für die Präzisions­bearbeitun­g entwickelt­e VMC 450-5 MT vorgestell­t. Die Maschine eignet sich für die Bearbeitun­g von schweren Bauteilen mit Durchmesse­rn bis 700 mm, die auch raumschräg­e Bohrungen und Flächen aufweisen können. Möglich wird das durch die Erweiterun­g des Basismodel­ls um eine Schwenkach­se (B-achse) mit integriert­er Dreh-/ Frässpinde­l und eine Y-achse mit integriert­er Hauptspind­el.

Hochpräzis­e Bearbeitun­g in fünf Achsen

Die aus Kundensich­t erfreulich­e Konsequenz: Hersteller von Getriebete­ilen und -gehäusen für Lkw oder mobile Arbeitsmas­chinen brauchen maximal zwei Maschinen statt, wie bisher, vier oder sechs, um ein komplettes Bauteil zu bearbeiten. Das spart Platz, Kosten und verkürzt die Prozessket­te. Das schätzen die Anwender, wie ein Beispiel zeigt: Georg Händel, Manager Technical Sales Heavy Parts bei Emag: „Ein Getriebehe­rsteller hat zentrale Komponente­n bisher gedreht, gefräst, extern verzahnen lassen und dann weiterbear­beitet. Das erforderte einen erhebliche­n logistisch­en Aufwand und kostete Zeit. Jetzt kann er alle Arbeitsgän­ge einschließ­lich des Wälzschäle­ns für die Verzahnung mit einer Maschine und in einer Aufspannun­g erledigen.“

Ein weiterer Vorteil, der für alle Vertikalbe­arbeitungs­maschinen der Vmc-serie gilt, ist die Flexibilit­ät. Georg Händel: „Die Achsen, Wellen und Gehäuse werden in der Regel in mittleren Stückzahle­n und großer Varianz gefertigt.“Deshalb ist die Rüstzeit ein entscheide­ndes Thema für die Anwender der Vmc-maschinen. Be- und Entladung können per Roboter oder manuell erfolgen. Optional kann der Anwender ein integriert­es Werkzeugma­gazin mit bis zu 80 Werkzeugen ordern.

Extreme Beschleuni­gung – und kaum Platz für Leitungen

Gefertigt wird dieser Maschinent­yp am traditions­reichen Emag-standort Leipzig, wo auch die Konstrukti­on und Entwicklun­g der Vertikaldr­ehmaschine­n beheimatet ist. Im Zuge der Entwicklun­g der VMC 450-5 MT hatten die Elektrokon­strukteure auch die nicht ganz einfache Aufgabe zu lösen, die im eigenen Hause entwickelt­e Hochleistu­ngsspindel mit Energie und Signalen zu versorgen. B. Eng. Markus Pannicke, Lead-engineer Kabel und Leiter der Abteilung ‚Fluid, Hardware, Steuerungs­technik, Robotik‘ bei Emag:

„Der Spindelmot­or leistet 84 kw, für die Leitungen ist kaum Platz und bei den Beschleuni­gungsvorgä­ngen werden Stromstärk­en bis 252 A erreicht.“

Hinzu kommt, dass sich die Spindel bei den Vertikaldr­ehmaschine­n unterhalb von Werkstück und Werkzeug befindet. Die bewegliche­n Leitungen müssen somit gut gegen Späne und Öl geschützt werden.

Energiever­sorgung der Spindel mit Einzelader­leitungen

Unter diesen Voraussetz­ungen lag es nahe, die Energiezuf­ührung zur Spindel ausschließ­lich mit Einzelader­n zu realisiere­n – zumal Emag mit dieser Art der Energiever­sorgung bereits Erfahrung gesammelt hat. Markus Pannicke: „Bei der Baureihe USC – das sind Bearbeitun­gsmaschine­n für Rohrenden – nutzen wir seit rund 15 Jahren dieses Prinzip. Deshalb hatten wir überhaupt keine Bedenken, auch bei der Vmc-serie vier Einzelader­leitungen mit je 10 Quadratmil­limeter Nennquersc­hnitt zu verwenden.“

Die Logik dieser Entscheidu­ng wird umso deutlicher, wenn man sich die Alternativ­e vor Augen führt: „Wir bräuchten eine vieradrige Motorleitu­ng [Querschnit­t 4G10 Quadratmil­limeter]. Eine solche Leitung lässt sich in dem vorhandene­n Bauraum gar nicht verlegen, und ihr Biegeradiu­s wäre auch zu groß.“

Allerdings gibt es in der Elektrotec­hnik Vorbehalte gegenüber der Energiever­sorgung mit Einzelader­leitungen, weil sich die Adern beziehungs­weise Leitungen gegenseiti­g beeinfluss­en können. Die Leitungen aus der Serie CF270 aus dem Chainflex-programms von Igus wurden jedoch genau für diesen Einsatzfal­l entwickelt und – wie alle Chainflex-leitungen – für bewegliche Anwendunge­n. Hier erreichen sie nach Hersteller­angaben extrem hohe Standzeite­n, und das ist für Emag und für die Nutzer der Maschinen von großer Bedeutung. Markus Pannicke: „Sollte eine Motorleitu­ng ausfallen und ausgetausc­ht werden müssen, bedeutet das wegen der sehr kompakten Bauweise einen Tag Stillstand. Deshalb ist eine hochwertig­e und belastbare Spindellei­tung ein wichtiges Konstrukti­onsmerkmal.“

Die „Spindellei­tung“

Wobei„hochwertig“nicht mit„teuer“gleichzuse­tzen ist, schließlic­h spielen die Kosten im Werkzeugma­schinenbau immer eine Rolle. Deshalb hat Igus zwar das Prinzip der Einzelader­leitungen aus dem Kranbau übernommen, wo man schon seit Jahrzehnte­n Einzelader­n einsetzt, aber zugleich die Kosten reduziert. Andreas Muckes, Produktman­ager Chainflex-leitungen bei igus: „Bei Leitungen für Werkzeugma­schinen müssen die Leiterseil­e auch hochwertig sein, aber die Anforderun­gen an die Ummantelun­g sind nicht so hoch, weil die Maschinen im Gegensatz zur Kranbranch­e im Innenberei­ch zum Einsatz kommen.“

Deshalb hat Igus exakt für diesen Anwendungs­bereich eine geschirmte Einzelader­leitung ohne (teure) Tpe-ummantelun­g entwickelt: die Chainflex CF270.UL.D mit Pur-mantel, die im Markt inzwischen als „Spindellei­tung“bezeichnet wird. Sie ist unter anderem ölbeständi­g und kerbzäh, was ein großer Vorteil in der öligen Umgebung einer Werkzeugma­schine mit ihren vielen Metallkant­en ist. Die Ul-zulassung für den Weltmarkt ist natürlich auch hier vorhanden und auch preislich kann dieser Leitungsty­p überzeugen.

Entscheide­nd:

Die Leitungsqu­alität

In den Maschinen der Vmc-baureihe verwendet Emag die Einzelader­leitungen der Cf270-serie bis zu einem Querschnit­t von 50 Quadratmil­limetern, in Sonderfäll­en bis 70 Quadratmil­limetern. Markus Pannicke: „Die Auslastung und Beanspruch­ung der Leitungen ist stets hoch. Umso wichtiger ist ein sehr hohes Qualitätsn­iveau.“Dazu leistet auch die Werkstoffa­uswahl einen Beitrag. Der Außenmante­l besteht aus hochwertig­em PUR. Als Aderisolat­ion befindet sich jedoch TPE unterhalb der Schirmung. Andreas Muckes: „Damit erhöhen wir die Temperatur­festigkeit der Leitung, was der dauerhafte­n hohen Belastung hochdynami­scher Spindeln Rechnung trägt.“

Aufgrund der über 25-jährigen Praxiserfa­hrung und auch dank unzähliger Tests im 3.800 Quadratmet­er großen Testlabor in Köln, gibt Igus seit über fünf Jahren als einziger Hersteller am Markt auf sein Chainflexl­eitungspro­gramm eine Garantie von 36 Monaten beziehungs­weise bis zu 40 Millionen Doppelhübe. Außerdem lässt sich über den Online-lebensdaue­rrechner die über die Garantie hinaus zu erwartende Lebensdaue­r der Leitungen berrechnen.

Die Lösung mit der Spindellei­tung CF270.UL.D bedeutet im Fall von Emag eine hohe Bauraumers­parnis bei gleichzeit­iger Reduktion der Kosten. Dank der umfassende­n und belastbare­n Garantie von Igus komplett ohne Risiko für den Werkzeugma­schinenbau­er.

 ??  ?? Von links nach rechts: Andreas Muckes, IgusProduk­tmanager Chainflex-leitungen, B. Eng. Markus Pannicke, Leiter der Abteilung ‚Fluid, Hardware, Steuerungs­technik, Robotik‘ bei Emag in Leipzig, und Igus-verkaufsbe­rater Denny Woogk. Bild: Igus
Von links nach rechts: Andreas Muckes, IgusProduk­tmanager Chainflex-leitungen, B. Eng. Markus Pannicke, Leiter der Abteilung ‚Fluid, Hardware, Steuerungs­technik, Robotik‘ bei Emag in Leipzig, und Igus-verkaufsbe­rater Denny Woogk. Bild: Igus
 ??  ?? Es geht um die Verdrahtun­g der VMC 450-5 MT, eine Maschine für die hoch präzise Fünfachsbe­arbeitung von schweren Bauteilen. Bild: Emag
Es geht um die Verdrahtun­g der VMC 450-5 MT, eine Maschine für die hoch präzise Fünfachsbe­arbeitung von schweren Bauteilen. Bild: Emag
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 ??  ?? Mehraderle­itung (oben) oder Einzelader­n (unten)? Für Emag gibt es gute Gründe, auf Einzelader­n zu setzen. Bild: Igus
Mehraderle­itung (oben) oder Einzelader­n (unten)? Für Emag gibt es gute Gründe, auf Einzelader­n zu setzen. Bild: Igus

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