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Montagefreundliche Systemlösung für anspruchsvolle Bearbeitungszentren

Steckbrief

  • Was wurde benötigt: Einbaufertige Energiezuführung zur Spindel von Bearbeitungszentren
  • Anforderungen: Enge Biegeradien, kompakte Bauform, geeignete Kette sowie Leitungen für hohes Tempo, hohe Lebensdauer sowie Montagefreundlichkeit
  • Produkt: readychain® konfektionierte Energiekette
  • Anwendungsgebiet: Bearbeitungszentrum
  • Erfolg für den Kunden: Montagefreundliche und kompakt gebaute Komplettlösung von igus, die mehr als 50 Zuleitungen zuverlässig führt und bei Bedarf nachgerüstet werden kann

Zu Bearbeitungszentren:Die GS-Baureihe der Bearbeitungszentren von Alzmetall zeichnet sich durch hohe Dynamik und Präzision aus. Sie kommt hauptsächlich bei anspruchsvollen Bearbeitungsaufgaben in der Serienfertigung, Werkzeug- und Formenbau, Prototypenbau und in der Luftfahrtindustrie zum Einsatz.

GS Bearbeitungszentrum  

Die Produktfamilie der Bearbeitungszentren von Alzmetall wurde 2001 um die GS 800 ergänzt, die sich auf Anhieb zum Erfolgsmodell entwickelte und 2002 für die zahlreichen innovativen Konstruktionsmerkmale den Bundesinnovationspreis erhielt. 2005 folgte mit der GS 1000 eine Erweiterung nach oben in zweifacher Hinsicht. Zum einen wurde der Zerspanungsraum auf 1070 mm in der A-Achse erweitert, zum anderen gibt es wahlweise für die beiden rotativen Achsen Direktantriebe mit Torque-Technologie oder konventionelle Servo-Antriebe. Beide Varianten haben weltweit bei Anwendern hohe Akzeptanzerfahren und sind bei Alzmetall zum Renner geworden.

Im September 2006 wurde die GS-Baureihe nach unten ausgebaut. Die GS 650 ist speziell für Anwender entwickelt, die Präzision und Leistung fordern, die von herkömmlichen Gestell-Bauweisen nicht erfüllt werden können. Diese wurde im Herbst 2006 erstmals auf der AMB in Stuttgart vorgestellt. Die Maschine ist als echtes Gantry-System konzipiert und wird gegenüber der GS 800 und GS 1000 in A- und C-Achse ausschließlich mit hochdynamischen und wartungsfreien Torque-Antrieben angeboten. Hohe Genauigkeiten (Tp=0,007) und hohe Bearbeitungsgeschwindigkeiten stehen für den Einsatz in der Einzelteilfertigung und in der Serie, beim Werkzeug- und Formenbau sowie im allgemeinen Maschinenbau.
 
Neben der 5-Achs-Version simultan gibt es eine 3-Achs-Ausführung mit Starrtisch und optional eine 4. Achse mit Gegenlager.
Die Einbindung in automatisierte Fertigungssysteme kann mit einer Portal-Roboter-Lösung – die Maschine ist von oben voll bekranbar – ebenso mit einem Palettenwechsler oder einem Knick-Arm-Roboter zur Beladung von vorne, z. B. auch mit einem Nullpunkt-Spannsystem realisiert werden.

Herausforderung

Die Maschinen benötigen mehr als 50 Zuleitungen zur Spindel. Das erfordert eine kompakte Bauweise der Energiezuführung bzw. des Komplettsystems. Alzmetall setzt voraus, dass keine Leitungen sichtbar sind und dass keine Bauelemente über die Maschine hinausragen.

Die Spindel, die mit bis zu 30.000 min-1 arbeitet, benötigt insgesamt 50 bis 60 Energie- und Signalleitungen – darunter Elektroleitungen für Servoantriebe, Hydraulikschläuche für den Werkzeugspanner, Geber- und Messsystemleitungen sowie Zuleitungen für Kühlschmierstoff und eine Druckluftzufuhr zum Ausblasen der Spindel. Daher werden Leitungen benötigt, die kleine Biegeradien erlauben und sich auch bei andauernder Bewegungsbeanspruchung durch eine lange Lebensdauer auszeichnen.

Trotz der kompakten Bauform und der engen Biegeradien bewegen sich die Ketten und mit ihnen die Leitungen in hohem Tempo. Im Eilgang verfährt die Spindel mit bis zu 60 m/sec und erreicht dabei eine Beschleunigung von maximal 10 m/sec². Im freien Raum sind sogar Beschleunigungswerte bis 17 m/sec² gefordert: Das stellt hohe Ansprüche an die Qualität der Leitungen und der Energiekette.

Lösung

Schon bei der GS 800 war igus frühzeitig in die Entwicklung eingebunden. Hans Jürgen Gizler: „Die Fragestellung lautete: Was muss man beachten, wenn man ein kostengünstiges, langlebiges Komplettsystem beziehen will?“ Diese Frage konnte igus zufriedenstellend beantworten.

Da lag es nahe, diese Vorgehensweise bei der neuen GS 650 zu wiederholen: igus liefert für jede Maschine anschlussfertige, vorkonfektionierte Energieketten mit integrierten Kabelpaketen. Dadurch spart Alzmetall Montagezeit. Und das ist ein wichtiger Faktor, denn Schnelligkeit wird als Wettbewerbsvorteil angesehen.



Kompakte Bauweise – in drei Achsen beweglich 
Durch die Kette und das readychain Prinzip kann man sehr kompakt bauen: Die engen Biegeradien sind nur mit chainflex Leitungen möglich. Darüber hinaus ließ sich die Voraussetzung, dass keine Leitungen sichtbar sind und keine Bauelemente herausragen, dank der igus e-ketten verwirklichen.

readychain im Bearbeitungszentrum  

Das Energiekettensystem der GS 650 sorgt für Beweglichkeit in drei Achsen. Die x-Achse verfährt separat, während sich die y- und z-Achse überlagern. Die Montage ist denkbar einfach, da alle drei Ketten in einem Verteilerkasten münden, den igus gleich mitliefert. Die x-Achse ist liegend ausgeführt und nutzt als Auflage die obere Maschinenabdeckung, auf der sie durch eine Brücke abgestützt wird: ein konstruktives Detail, das Platz spart und für eine optimale Führung der Kette sorgt.

Die eingesetzte Energiekettenbaureihe, die E 4/4 Light, zeichnet sich durch sehr kompakte Außenabmaße aus; bei gleichem Inhalt ist die Kette 20 mm schmaler. Genau diese 20 mm sorgten dafür, dass die Kette bei allen Bewegungen innerhalb der Maschinenkontur bleibt.

Ideal auch für Wartung und Nachrüstung 
Für die Kettenbelegung wurden zwei Varianten festgelegt: eine für die Standardversionen der GS 650, eine zweite mit zusätzlichen Kühlschläuchen für die leistungsstärkere Spindel mit 30.000 min-1. Diese Varianten, die in Köln konfektioniert werden, liefert igus just in time nach Altenmarkt. Natürlich können bei Bedarf weitere Leitungen in die Kette integriert werden. Das geht sogar im Nachhinein – ein Argument, das die Konstrukteure von Alzmetall ebenfalls überzeugt hat.


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