Zusatzachse macht flexibel
Vorsprung mit einer 3+1-Achsen-Lösung
Die Spezialmaschinenfabrik Wilhelm Rasch, Hersteller von Verpackungsmaschinen für die Süßwarenindustrie, hat ihren Maschinenpark mit einem Bearbeitungszentrum MTcut V110TH von MTRent verstärkt. Ein zusätzlicher Getriebe-Drehtisch EA-520 von pL LEHMANN macht aus der dreiachsigen Maschine bei Bedarf ein 4-Achsen-Bearbeitungszentrum, das selbst komplexe Zylinderkurven präzise zerspant.
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Wie kommt der Schoko-Osterhase zu seinem eng anliegenden Gewand aus bedruckter Alufolie? In Handarbeit – sicher nicht, dafür sind die Stückzahlen der süßen Hohlfiguren viel zu hoch. Es werden spezielle Verpackungsmaschinen benötigt, die die dünne Folie präzise und feinfühlig um den Hasen falten. Denn weder darf die Folie reißen, noch der empfindliche Körper aus Schokolade Schaden nehmen. Und am Ende muss das Alukleid wie angegossen sitzen – mit Gesicht und Füßen an der jeweils richtigen Stelle.
Der weltweit führende Hersteller für solche Hohlkörperverpackungsmaschinen sitzt in Köln: die Wilhelm Rasch GmbH & Co. KG. Das seit drei Generationen im Familienbesitz befindliche Unternehmen pflegt einen engen Kontakt zu seinen Kunden, für die spezifisch ausgelegte Verpackungsanlagen entwickelt und gebaut werden. Als modifizierbare Basis dienen meist die Verpackungsmaschinen der Typenreihe Rasch FI 4-6. Sie können nicht nur symmetrische Hohlfiguren wie zum Beispiel Hasen, Sitzhasen oder Weihnachtsmänner verpacken, sondern sind auch in der Lage, asymmetrische Figuren perfekt und nahtlos einzuwickeln.
Kernelemente dieser Maschinen sind Kurvenscheiben, die für die exakten Bewegungsabläufe verantwortlich sind. Konstruktionsleiter Axel Störmer erklärt: „Natürlich stellen wir auch Maschinen mit Servogetrieben her, die deutlich flexibler sind. Doch bei dieser Form der Verpackung ist Flexibilität nicht so wichtig. Die Faltbewegungen sind immer ähnlich. Daher ist die klassische mechanische Steuerung über Kurvenscheiben vollkommen ausreichend. Außerdem hat sie Stärken vorzuweisen, die für viele Kunden ausschlaggebend sind.“
Maschinen mit mechanischen Kurven – ob Kurvenscheiben oder Zylinderkurven – laufen im Allgemeinen schneller und haben bei hohen Drehzahlen eine bessere Positioniergenauigkeit. Denn aufgrund der starren mechanischen Übertragung des in der Kurvenbahn gespeicherten Bewegungsablaufs sind keine Lageabweichungen am Abtrieb zu erwarten. Außerdem erweisen sich mechanische Kurven weitgehend unempfindlich gegenüber äußeren Einflüssen, und sie sind preiswerter als Servoachsen. „Wenn keine besonders große Flexibilität in den Bewegungsabläufen gefordert ist, fällt die Wahl meistens auf die mechanische Lösung“, verrät Axel Störmer. „Zumal diese wesentlich kompakter ausfällt als eine Maschine mit Servogetriebe.“
CNC-Bearbeitung sorgt für Flexibilität und hohe Präzision
In der Produktion bei Rasch ist mehr Flexibilität gefordert, denn die Fertigungstiefe ist verhältnismäßig groß. Moderne CNC-Maschinen ermöglichen die hochgenaue Zerspanung aller wesentlichen Bauteile. Bernd Kriesel, zuständig für Arbeitsvorbereitung und technischen Einkauf, argumentiert: „Wir produzieren nicht nur neue Maschinenkomponenten, sondern auch Ersatzteile für unsere zahlreichen im Markt befindlichen Verpackungsmaschinen, die nie lange stillstehen dürfen. Mit unseren eigenen CNC-Maschinen können wir auf jeglichen Bedarf flexibel und schnell reagieren.“ Außerdem bleibt das Know-how im Haus, das zum Beispiel in den Kurvenscheiben und -zylindern steckt.
Diese Komponenten steuern unter anderem die Faltbewegungen der Verpackungsmaschine. Auf ihrer radialen Fläche läuft dazu eine Rolle, die den in der Kontur gespeicherten Bewegungsablauf abgreift und an andere Elemente weitergibt. Einfache Kurvenscheiben sind flach, so dass die Bearbeitung der linienförmigen Steuerkontur zweiachsig (plus Zustellachse) erfolgen kann. Zylinderkurven, die beispielsweise bei Rundtakttischen zum Einsatz kommen, müssen räumlich bearbeitet werden, wofür insgesamt vier Achsen erforderlich sind.
Nachdem die bisherige Kurvenfräsmaschine in die Jahre gekommen war und an Genauigkeit sowie Prozesssicherheit zu wünschen übrig ließ, entschlossen sich die Verantwortlichen für eine neue Lösung. Ihnen schwebte eine CNC-Fräsmaschine vor, auf der sich sowohl Scheiben als auch Zylinder bearbeiten lassen. Auf der Messe Metav 2012 sahen sich Bernd Kriesel und seine Kollegen um, ließen sich danach verschiedene Angebote machen. Schließlich entschlossen sie sich, in eine dreiachsige MTRent-Maschine vom Typ MTcut V110TH zu investieren, die sich mit einem separaten Getriebe-Drehtisch EA-520 von pL LEHMANN zum 4-Achsen-Bearbeitungszentrum aufrüsten lässt.
Leistungsfähige Maschinen
Sowohl Anbieter MTRent als auch die Maschinenbezeichnung MTcut waren den Zerspanungsfachleuten bislang fremd. Damit stehen sie bestimmt nicht allein, denn diese Namen sind verhältnismäßig neu auf dem Markt. Doch hinter dem in Salzburg ansässigen Unternehmen MTRent steht mit Gerhard Kohlbacher als Geschäftsführendem Gesellschafter ein sehr erfahrener Kenner der Werkzeugmaschinenbranche, der lange Jahre Geschäftsführer der Hurco GmbH war.
Für Rasch passte das MTRent-Angebot optimal. Bernd Kriesel berichtet: „Die Qualität der MTcut V110TH und das Preis-/Leistungsverhältnis haben uns überzeugt. Zudem konnte sie kurzfristig geliefert werden.“ Auch die Maschinendaten entsprachen den Vorstellungen der Rasch-Mitarbeiter. Mit ihren Verfahrwegen von 1100 mm in X-Richtung sowie 610 mm in Y- und Z-Achse ist die MTcut V110TH nun das größte Bearbeitungszentrum in ihrem Maschinenpark. Der Maschinentisch (1250 x 610 mm) wird mit sechs Kugelumlaufschuhen geführt. Die leistungsstarke Maschine erreicht Achsgeschwindigkeiten von 32 m/min. Ihre Spindel dreht mit bis zu 10.000 min-1 und bietet ein Drehmoment von bis zu 243 Nm. Und präzise ist die stabile 3-Achsen-Maschine auch: Ihre Positioniergenauigkeit beträgt +/- 5 µm, und die Wiederholgenauigkeiten liegen im Bereich von +/-3 µm.
Zusätzlicher Getriebe-Drehtisch: Aus 3- werden 4-Achsen
Einen kaufentscheidenden Vorteil sahen die Rasch-Mitarbeiter im flexiblen Einsatz des Getriebe-Drehtischs EA-520 von pL LEHMANN. Heiko Riemers vom Technischen Einkauf argumentiert: „In einer Verpackungsmaschine sind zwar etwa 20 Kurven enthalten, doch ausschließlich mit Kurvenscheiben könnten wir die Maschine nicht auslasten. So wechseln wir zwischen dem Einsatz der Lehmann-Achse für die vierachsige und normalen Schraubstöcken für die dreiachsige CNC-Bearbeitung.“
Ein- bis zweimal im Monat baut Maschinenbediener Maximilian Dillmann die MTcut V110TH um. „Den Lehmann-Tisch zu demontieren schaffe ich allein mit Hilfe eines Krans innerhalb einer Stunde. Dann montiere ich zwei Schraubstöcke auf den Tisch und kann die Maschine für dreiachsige Fräsbearbeitungen unterschiedlicher Art nutzen.“ Auch die Wiederinstallation des Drehtisches ist einfach und geht ebenso schnell. Es genügt, den EA-520 manuell auszurichten, das Stecker-Set zu verbinden und in der Steuerung, einer Siemens-CNC vom Typ Sinumerik 828D, die vierte Achse zu aktivieren. Den Rest erledigt die Maschine quasi von selbst, indem sie die Achse über einen integrierten 3D-Messtaster neu einmisst.
Auch mit den Leistungsdaten des Getriebe-Drehtischs EA-520 ist Maximilian Dillmann zufrieden. So liegt die Drehgeschwindigkeit der zusätzlichen CNC-Achse bei max. 50 min-1 und das Klemmmoment bei 2’000 Nm. Für das präzise Zerspanen der Kurvenscheiben sowie Zylindernut- und -schaltkurven ist das vollkommen ausreichend. Wobei deren Kontur durchaus anspruchsvoll zu fertigen ist. Bei ebenen Kurven wird die Steuerungslinie durch mindestens 720 Koordinatenpaaren (also halbgradweise) beschrieben. Für räumliche Kurven, also Zylinderkurven, gilt entsprechendes, so dass eine relativ dichte Punktewolke die Kontur darstellt. Für deren Berechnung sorgt eine CAD/CAM-Software.
Um die dort erzeugten Maschinendaten in ruckfreie Maschinenbewegungen und letztendlich in eine optimale Oberfläche umzusetzen, bedarf es eines perfekten Synchronlaufs von C-, X- und Y-Achse. Diesbezüglich gab es anfangs noch Probleme. Laut Bernd Kriesel waren die jedoch schnell behoben: „Dank des Einsatzes von MTRent und in enger Kooperation mit dem Steuerungsausstatter Siemens konnten die Schwierigkeiten in kurzer Zeit aus der Welt geschafft werden. Jetzt sorgen spezielle Fräsalgorithmen für ein flüssiges Überschneiden zwischen zwei aufeinander folgenden Punkten.“
Seit Mai 2012 ist die MTcut V110TH mit Getriebe-Drehtisch von pL LEHMANN bei Rasch in Betrieb. Bernd Kriesel sieht sich in der Entscheidung für diese Investition bestätigt: „Die Maschine läuft jetzt absolut zuverlässig und präzise. Die zusätzliche Lehmann-Achse ist ein Schweizer Qualitätsprodukt – hochgenau, schnell, robust und einfach zu montieren. Wir sind damit schneller und flexibler geworden.“
Mehr Informationen zur Peter Lehmann AG:
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Peter Lehmann AG |
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Bäraustrasse 43 |
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CH-3552 Bärau |
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Tel.: +41 (0)34 409 66 66 |
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Fax: +41 (0)34 409 66 00 |
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E-Mail: pls@plehmann.com |
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www.lehmann-rotary-tables.com |
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