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Anspruchsvolle Bearbeitungszentren

In der GS-Baureihe der Bearbeitungszentren von Alzmetall kommen Energieketten von igus zum Einsatz

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. Für die Energiezuführung zur Spindel hat Alzmetall eine wirtschaftlich und technisch gleichermaßen überzeugende Lösung gefunden: Man bezieht von igus ein konfektioniertes, einbaufertiges Energiekettensystem.

  • Was wurde benötigt: konfektionierte readychain-Systeme von igus bestehend aus Energieketten E4/4 Light und dazugehörigen chainflex-Leitungen, iglidur-Gleitlager
  • Anforderungen: hohe Verfahrgeschwindigkeiten- und Beschleunigungen, kompakte Einbausituation erfordert enge Biegeradien, Dauerbelastung
  • Branche: Werkzeugmaschinenbau
  • Erfolg für den Kunden: Die Energiekette E4/4 light bietet besonders kompakte Außenbaumaße und ist gleichzeitig besonders robust gebaut, das readychain-System erspart Montagezeit- und Kosten und erleichterte die Installation für den Kunden erheblich

Bearbeitungszentrum Alzmetall Alzmetall ergänzt die erfolgreiche GS-Baureihe um ein „kleines“ Modell: Die GS 650 bietet ebenfalls hohe Präzision und hohe Bearbeitungsgeschwindigkeiten.

Problem

Die Alzmetall GmbH in Altenmarkt, die als Marktführer in der metallverarbeitenden Industrie bekannt ist, hat seit den 80er Jahren ein Programm an Bearbeitungszentren aufgebaut, das im oberen Qualitäts- und Leistungssegment angesiedelt ist. 
Die Produktfamilie der Bearbeitungszentren wurde im Jahr 2001 um die GS 800 ergänzt, die 2005 mit der GS 1000 erweitert und schließlich im September 2006 um die GS-Baureihe nach unten ausgebaut wurde. Hans Jürgen Gizler: Bereichsleiter Vertrieb für CNC-Bearbeitungszentren: „Für Anwender, die Präzision und Leistung fordern, die von herkömmlichen Gestell-Bauweisen nicht erfüllt werden können, bieten wir die neue GS 650 an“. Die Maschine ist als echtes Gantry-System konzipiert und wird 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.
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.
Bei anderen Komponenten setzt man auf „Outsourcing“, d. h. auf die Zusammenarbeit mit leistungsfähigen Zulieferern – zum Beispiel bei den Energiezuführungen, die die Spindel mit Energie, Daten und Kühlfüssigkeit versorgen.
Die hohen Anforderungen ergeben sich dabei direkt aus den hohen Leistungen, die die Maschine erbringt. 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. Aber auch eine hohe Zahl an Bewegungszyklen unter Dauerbelastung stellen hohe Ansprüche an die Qualität der Leitungen und Leitungsführung.

Lösung

Bei der GS 800 hat Alzmetall erstmals vorkonfektionierte readychain-Leitungspakete von igus eingesetzt. Da sich die Zusammenarbeit bewährt hat, wird auch die GS 650 mit readychain-Systemen ausgestattet.
Diese Wahl verkürzt nicht nur Montagezeit, sondern trägt auch zur Langlebigkeit der Energiezuführung bei. Denn die chainflex-Leitungen wurden speziell für den Einsatz in Energieketten entwickelt: Sie erlauben kleine Biegeradien - was auch kompakte Einbausituationen erlaubt - und zeichnen sich auch bei andauernder Bewegungsbeanspruchung durch eine lange Lebensdauer aus. Das ist für Alzmetall ein wichtiges Kriterium, denn die Maschinen sind sehr solide konstruiert. 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. Die readychain-Systeme sparen dabei wertvolle Montagezeit.
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. 
Bei der Entwicklung der Energiezuführung für die GS 650 kam den Projektingenieuren zugute, dass zu diesem Zeitpunkt gerade eine neue Energiekettenbaureihe auf den Markt gekommen war: 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. Und trotz der kompakten Bauform und der engen Biegeradien bewegen sich die Ketten und mit ihnen die Leitungen in hohem Tempo.

„Bei der GS 800 haben wir erstmals vorkonfektionierte "readychain"-Leitungspakete und Energieketten von igus eingesetzt. Die Zusammenarbeit hat sich bewährt, daher wird auch die GS 650 mit "readychain"-Energiezuführungen ausgestattet."

Hans Jürgen Gizler, Bereichsleiter Vertrieb für CNC-Bearbeitungszentren  der Alzmetall GmbH

Energiekette mit chainflex-Leitungen Die Spindel des Bearbeitungszentrums muss mit zahlreichen Energie-, Signal- und Medienleitungen verbunden werden. Diese Aufgabe übernehmen die „ReadyChain“-Energiekettensysteme.
Energiekette Ein intelligentes Konstruktionsdetail: Die x-Achse der Energiekette ist liegend ausgeführt und nutzt als Auflage die obere Maschinenabdeckung. So spart man Platz und gewährleistet eine optimale Führung der Kette.

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, ist die einfache Nachrüstung der Energiekette, wenn z. B. zusätzliche Achsen oder eine Minimalmengenschmierung gewünscht wird. In diesem Fall schnappt man einfach die einzelnen Kettenglieder auf und legt die Leitung in den dafür vorgesehenen Kanal. 
Die readychain-Energieketten in den Produktionshallen von Alzmetall sind kaum zu übersehen: Die fertig montierten Ketten- und Leistungspakete einschließlich Verteilerkasten beanspruchen knapp mehr Lagerplatz als eine Europalette. Um nach anderen igus-Produkten Ausschau zu halten, die Alzmetall einsetzt, muss man schon sehr aufmerksam durch die Montage in Altenmarkt gehen – und wird fündig: In den Halterungen der Werkzeugmagazine kommen iglidur-Gleitlager aus Hochleistungs-Polymeren mit „eingebauter“ Schmierung zum Einsatz.

iglidur® Kunststoff-Gleitlager
Energiekette mit chainflex-Leitungen Alle drei Ketten sind über einen Verteilerkasten verbunden, den igus gleich mitliefert: Das vereinfacht nochmals die Montage.
Gleitlager Alzmetall nutzt auch Gleitlager von igus – zum beispiel in den Aufnahmen der Werkzeugmagazine, mit denen die GS-Baureihe optional bestückt werden kann.