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Modulares Baukastensystem für Motorspindeln sorgt für reduzierten Teilestamm

24.07.2007
Die Step-Tec AG in Luterbach, Schweiz, entwickelt und produziert seit 1995 Motorspindeln für die Bereiche Formenbau, Produktion und Aerospace. Mittlerweile entwickelte und baute die Firma rund 60 verschiedene Spindelvarianten im Durchmesserbereich 140 bis 320 mm, welche einen Leistungsbereich von 1 bis 82 kW abdecken.

Aktuelle Marktumfragen veranlassten die Step-Tec vor einem Jahr, ein neues modulares Baukastensystem für Motorspindeln im Durchmesserbereich 100 bis 120 mm zu entwickeln, welches zu einer Standardisierung mit stark reduziertem Teilestamm führt. „So entstand die Modularis-Spindelreihe, bei welcher jeweils die verschiedenen Spindel-, Motor-, Zylinder- und Medienmodule untereinander kombiniert werden können“, so Alois Breitenberger, El.-Ing. FH, im Bereich Entwicklung. Die Motorspindeln der Modularis-Reihe sind mit fettgeschmierten Hybridlagern und Wasserkühlung ausgerüstet. Auf Anfrage kann auch eine Öl-Luft-geschmierte Lagerung angeboten werden.

Inzwischen stehen nach Aussage von Step-Tec mehrere Module zur Verfügung. „Für eine neue Spindelanfrage muss nicht mehr die ganze Spindel neu entwickelt werden. Stattdessen wird die Motorspindel aus vier möglichen Modulen vom Baukasten zusammengesetzt. Dennoch sind kundenspezifische Anpassungen jederzeit machbar“, zeigt Breitenberger die Vorteile auf. „Der Kunde braucht bloß viermal zu wählen und schon entsteht die Wunschspindel.“

Spindelmodul ist die erste Wahl

Die erste Wahl sei das Spindelmodul. Es ist durch die gewünschte HSK-Werkzeugschnittstelle 32 oder 40 vorbestimmt. Die mechanische Auftrennung der rotierenden Welle, gegeben durch das modulare Baukastensystem, wirkt wie eine thermische Entkoppelung zwischen warmer Motorwelle und Werkzeugschnittstelle. Dadurch wird das Spindelmodul mit der Werkzeugschnittstelle kühler gehalten, was den Vorteil einer sehr geringen axialen Verlagerung des Werkzeugs gegenüber der Spindelaufnahme ergibt. Dieser Nutzen widerspiegelt sich in der erhöhten Bearbeitungsgenauigkeit. Als Herzstück der Spindel kann das Motormodul mit Synchron- oder Asynchronantrieb aus verschiedenen Leistungsklassen gewählt werden.

Für Asynchronantriebe bietet Step-Tec Module von 100 mm Durchmesser von bis zu 6,6 kW und 2,2 Nm und von 120 mm Durchmesser mit bis zu 13 kW und 5,8 Nm an (bei S6, ED 40%). Für Synchronantriebe gibt es die Module mit 100 mm Durchmesser bis 19,5 kW und 10,6 Nm und mit 120 mm Durchmesser bis 30 kW und 15 Nm.

Hydraulisch betriebenes Zylindermodul betätigt HSK-Spannsystem

Die Betätigung des HSK-Spannsystems besorgt ein hydraulisch betriebenes Zylindermodul, welches in einfach wirkender oder doppelt wirkender Ausführung gewählt werden kann.

Kostengünstige Federrückgestellte Hydraulikzylinder, als auch die hoch dynamischen doppelt wirkenden Hydraulikzylinder werden mit Betriebsdrücken bis zu 10 MPa betrieben.

Betriebsmedien sowie die Ansteuerung können in unterschiedlicher Art in die Motorspindel eingebracht werden. Als Medienmodul stehen das bewährte codierte Steckkupplungs-System oder Kabelvarianten mit fliegenden Steckern zur Wahl. Alle Motorspindeln sind mit Sperrluft abgedichtet. Die Medienmodule sind so ausgeführt, dass Kühlmittel über eine optionale Drehdurchführung für die Innenkühlung der Werkzeuge eingespiesen werden kann. Selbstverständlich sind auch Minimalmengenschmierung oder die Durchführung von Luft möglich.

Neue Spindelreihe mit umfangreicher Sensorik

„Wie gewohnt“, ergänzt Breitenberger, „bietet Step-Tec in dieser neuen Spindelreihe eine umfangreiche Sensorik zur optimalen Prozesssteuerung und Überwachung der Motorspindel an.

„Als Standard ist ein Analogsensorsignal zur Überwachung des Werkzeugspannsystems vorgesehen. Lagertemperaturüberwachung mittels PT100-Sensoren, sowie der Einbau unseres Step-Tec-eigenen Vibrationsmesssystems Vibroset TM zur Optimierung des Bearbeitungsprozesses gehören ebenso zur Grundausstattung.“ ergänzt Breitenberger.

Zur Betriebsdatenerfassung komme das bewährte Spindeldiagnostik-Modul SDM auch in der Modularis-Spindelreihe zum Einsatz.

Sollte die durch die thermische Entkoppelung ohnehin geringere Axialverlagerung des Werkzeuges die hohen Genauigkeitsanforderungen an die Teilemasshaltigkeit noch nicht ganz zu erfüllen vermögen, biete die Option Längenmesssensor AMS zur aktiven Korrektur der Zustellachse die gewünschte Lösung.

Modularis-Reihe kommt meist in der Produktion von Kleinteilen zur Anwendung

Die Motorspindeln der Modularis-Reihe sind, so Breitenberger, bei verschiedenen Kunden seit diesem Frühjahr erfolgreich im Einsatz. Die Anwendungen finden sich meist in der Produktion von Kleinteilen sowie im Formenbau.

Seither wurde unter anderem das Projekt NRG-50 der Mikron SA, Agno mit Modularis-Motorspindeln realisiert. In dieser hoch flexiblen Transfermaschine können bis zu 30 Stück der gleichen Modularis-Motorspindel zum Einsatz kommen. Dabei wird an verschiedenen Stationen gleichzeitig gebohrt, gefräst, gerieben, gedreht und Gewinde geschnitten. „Diese Transfermaschine wird bei Kunden für Grossserien eingesetzt, unter anderem in der Automobil-, Elektro-, Hydraulik- und Pneumatikindustrie“, ergänzt Breitenberger.

Mit der Modularis-Spindelreihe hat Step-Tec eine neue, modulare, für verschiedenste Anforderungen flexible Spindelplattform geschaffen, die für höchste Prozessgenauigkeit sorgen soll.

„Dieser Baukasten ermöglicht in kurzer Zeit die Zusammenstellung einer Motorspindel, welche genau den Kundenbedürfnissen entspricht“, ist sich Breitenberger sicher.

Kürzere Lieferzeit und geringere Herstellungskosten

Entwicklungs- und Produktionszeiten dieser Motorspindeln können dadurch laufend optimiert werden, was sich in den Erstehungs- und Reparaturkosten positiv auswirkt, führt Breitenberger weiter aus.

Der Kundennutzen liege in der kürzeren Lieferzeit und den geringeren Herstellungskosten infolge Bildung von Teilefamilien, dies, unter Beibehaltung der gewohnten Funktionalität der Motorspindeln.

Das Baukastensystem wirke sich auch auf die Servicefreundlichkeit und die Instandstellungskosten positiv aus. Bei einem Spindeldefekt müsse nicht mehr die ganze Motorspindel zerlegt werden, sondern die Instandstellung beschränke sich meist auf den Tausch, beziehungsweise die Instandsetzung des entsprechenden Moduls. „Dies ergibt kürzere Instandstellungszeiten und somit geringere Reparaturkosten für den Kunden“, zählt Breitenbereg die Vorteile auf.

Der wirtschaftliche Nutzen über die gesamte Lebensdauer werde garantiert durch: Flexible Auswahl der Module, geringe Anschaffungskosten dank optimierter Produktion, kurze Lieferzeiten, höchste Prozessgenauigkeit und geringe Unterhaltskosten.

Reinhold Schäfer | MM MaschinenMarkt
Weitere Informationen:
http://www.maschinenmarkt.vogel.de/antriebstechnik/articles/88182/

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