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Energie und Bussignale in einer beweglichen Leitung – aber sicher!

Hybridleitungen von igus® in anspruchsvollem Einsatz an Bohrautomaten

Bis zu fünfzig Servoachsen auf engem Raum, hohe Dynamik, hohe Anforderungen an die Lebensdauer und kleine Biegeradien: Funktioniert die Einkabel-Technologie unter diesen eher widrigen Bedingungen? IMA Klessmann hat es nicht einfach ausprobiert, sondern gemeinsam mit dem motion plastics Spezialisten und Leitungshersteller igus® sorgfältig geprüft. Das Ergebnis: Die Hybridleitungen des chainflex® Programms sind „tried and tested“ und kommen in den neuen flexiblen Bohrsystemen IMAGIC flex zum Einsatz.

60 Meter pro Minute: In diesem Zeitmaß sind die Holzbearbeitungsmaschinen der IMA Klessmann GmbH getaktet. Das gilt für zahlreiche Prozesse in der vollautomatischen Produktion von Wohn-, Büro-, Küchen- und Badmöbeln, die im Durchlauf stattfinden – zum Beispiel für die Kantenbearbeitung mit Sägen, Anfasen und/ oder Umleimen.

Bohrsystem IMAGIC flex

Das Bohrzentrum IMAGIC flex wurde für die kommissionsbezogene Fertigung von Möbeln entwickelt, das heißt für die hoch flexible Produktion.

 
Flexible Bohrbearbeitung mit hohem Tempo

Dieses Tempo gibt aber auch den Takt für die Bohrstationen vor, die in die Anlagen integriert sind. Sie müssen mit hoher Geschwindigkeit Bohrungen setzen und das auch dann, wenn die Bauteile kommissionsweise gefertigt werden und jeweils andere Bohrbilder aufweisen.

Exakt für dieses Einsatzprofil hat das Geschäftsfeld „Bohrtechnik“ von IMA Klessmann das flexible Bohrsystem IMAGIC flex entwickelt. Es bietet dem Anwender echten Mehrwert in der Fertigung. Denn die einzeln steuerbaren Bohrspindeln ermöglichen horizontales und vertikales Bohren sowie Dübeln und versprechen minimale Rüstzeiten auch bei komplexen Bohrbildern – und das in beindruckend hohem Tempo, wie ein Demo-Video von IMA Klessmann beweist.

Hochleistungsbearbeitung mit bis zu 50 Achsen

Die Anlagen, die immer kundenspezifisch projektiert werden, sind mit bis zu 50 Achsen ausgestattet, die im Sekundentakt positioniert und koordiniert werden müssen. Um die IMAGIC flex auf diese Aufgabe vorzubereiten, mussten die Konstrukteure auch die Antriebs- und Steuerungstechnik entsprechend „aufrüsten“ und entschieden sich für den Einsatz der neuesten Servotechnik. Diese erlaubt hochdynamische Bewegungen bei hoher Positionsgenauigkeit und extrem schnellem Feedback.

Servoachsen

Die Servoachsen - es sind bis zu 50 - werden über chainflex® Hybridleitungen mit Energie und Signalen versorgt.

 
Servoachsen

Die Steuerung der Achsen erfolgt über hochdynamische Servosysteme mit Einkabeltechnologie.

 
Alles in einem: Geberleitung in Servokabel integriert

Zu den Highlights des neuen Automatisierungssystems gehört die innovative Energie- und Signalzuführung. Die neue Einkabeltechnologie fasst Power- und Feedbacksystem in der Servoleitung zusammen. Das reduziert den Aufwand für Material und Inbetriebnahme ganz deutlich, aber es stellte die Verantwortlichen bei IMA Klessmann im ersten Schritt vor eine echte Herausforderung. Burkhard Reese, Elektro-Endmontage Bereich Stationär- und Bohrtechnik: „Wir benötigten eine Hybridleitung, die bei der großen Dynamik eine hohe Lebensdauer und Ausfallsicherheit gewährleistet.“

Alle Beteiligten bei IMA waren sich einig, dass es sich lohnt, dieses Ziel anzustreben – nicht nur aus technischen Gründen. Marcel Sulewski, Teamleiter Elektro im Einkauf: „Je nach Position des Schaltschranks – die vom Kunden vorgegeben wird – verlegen wir bis zu vier Kilometer Leitungen. Die Einkabeltechnologie spart also ganz erheblich Kosten und Installationsaufwand. Wir mussten nur sicherstellen, dass sie zuverlässig funktioniert.“

Erschwerend: Sehr kleine Biegeradien

Hier waren Zweifel durchaus angebracht, denn führende Unternehmen der Steuerungstechnik hatten dem Einkabelkonzept in der Vergangenheit Absagen erteilt – zu groß erschienen ihnen die Risiken. Diese Bedenken nahm IMA durchaus ernst, zumal als zusätzlicher Faktor noch die Beweglichkeit der Hybridleitungen hinzukam. Und die erste Anfrage an igus® war weit davon entfernt, alle Bedenken zu zerstreuen. Burkhard Reese: „Wir nannten igus® die Parameter, unter denen die Leitungen eingesetzt werden, und fragten, ob dafür die garantierte Lebensdauer gilt. Die klare Antwort lautete: Nein.“

Grund dafür waren die geringen Biegeradien, mit denen die Leitungen in den Servoachsen bei IMA betrieben werden. Sie sind teilweise bis zu 50 Prozent geringer als der im Katalog angegebene Sollwert. igus® hat zwar sämtliche chainflex® Hybridleitungen (die nach den Standards von über 30 Servosystem-Herstellern lieferbar sind) umfassend getestet und dabei pro Leitung mehr als 25 Millionen Zyklen ohne Ausfälle erreicht – aber diese Werte gelten für die Standardbedingungen unter Einhaltung der Biegeradien.

Tests unter Kundenbedingungen

Natürlich beließ es igus® nicht beim „Nein“, sondern schlug IMA ein maßgeschneidertes Testprogramm vor. Andreas Muckes, Produktmanager chainflex®: „Wir haben die Hybridleitungen nach den Spezifikation des Antriebsherstellers und das Hyperface DSL-Buselement mit über 4 Millionen Hüben in den IMA-spezifischen Biegeradien getestet und geprüft. Dann haben wir sie zum Praxistest an IMA übergeben.“ Der Hintergrund: Bei Buselementen ein einer solchen Leitungen ist neben der messtechnischen Erfassungen auch die praktische Erprobung zwingend notwendig.

Die kombinierten Tests im Labor von igus®, das mit 2.750 Quadratmetern das größte der Branche ist, und der Serienanwendung von IMA verliefen erfolgreich, sodass der Serieneinführung nichts im Wege stand. Beide Unternehmen profitieren von den Erfahrungen dieser Testreihe. Und durch eine sichere Aussage letztendlich auch der Endkunde, da er von Beginn an eine neue Technologie sicher getestet erhält.

chainflex® Hybridleitungen

Die chainflex® Hybridleitungen sind mit eingebautem Buselement ausgerüstet - und sie wurden für lange Lebensdauer in hoch dynamischen Anwendungen entwickelt.

 
IMA

Von links nach rechts: Andreas Muckes, Produktmanager chainflex® bei igus®, Marcel Sulewski, Teamleiter Elektro im Einkauf von IMA Klessmann, und Burkhard Reese, Elektro-Endmontage Bereich Stationär- und Bohrtechnik von IMA.

 
PVC oder PUR?

Das Hybridleitungsprogramm ist sowohl mit PUR als auch mit PVC-Mantel erhältlich. Was vielleicht überrascht, ist die Tatsache, dass IMA sich für die PVC-Variante der chainflex® Hybridleitung entschied. Andreas Muckes: „Gerade bei High-Speed-Anwendungen verwendet die Mehrzahl der Maschinenbauer sozusagen aus Gewohnheit Leitungen mit PUR-Mantel.“ IMA hat aber in der Vergangenheit schon gute Erfahrungen mit PVC gemacht. Burkhard Reese: „Wir verwenden auch bei anderen Leitungen PVC-Mäntel. Sie sind abriebärmer und auch in hoch dynamischen Anwendungen sehr langlebig und ausfallsicher. Marcel Sulewski unterstützt diese Entscheidung aus Sicht des Einkaufs: „Angesichts der großen Menge Leitungen bedeutet der Einsatz von Leitungen mit PVC-Mantel auch eine signifikante Kostenersparnis.“

Auf der Kostenseite kann man zusätzlich die Vorteile des Einstecker-Systems verbuchen. Die Konfektionierung vereinfacht sich ebenfalls, wobei IMA hier auf das Dienstleistungsangebot von igus® zurückgreift und einbaufertige „readychain®“ Systeme mit igus® Energieketten bezieht. Dabei kommen offene Energieketten zum Einsatz, in denen sich der Holzstaub nicht sammeln kann. So können Kunden auf sichere Systeme aus einer Hand vertrauen, bei denen die Komponenten durch jahrzehntelange Entwicklung im igus® Testlabor optimal aufeinander abgestimmt wurden.

Energieketten

Gute Führung: Energieketten, als readychain® geliefert, übernehmen die geordnete Zuführung von Energie und Signalen zu den einzelnen Achsen der IMAGIC flex.

 
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