Lineartechnik

Lineartechnik hilft Schnittpräzision und -geschwindigkeit sichern

12.03.2009 | Redakteur: Karl-Ullrich Höltkemeier

Wasserstrahltechnik für Präzisionsschnitt: Die Führung der Schneideeinheiten an der 2D-Portal-Maschine NC 4020 ED realisiert Water Jet Sweden mit Linearsystemen von Rodriguez. Bilder: Rodriguez, Water Jet Sweden
Wasserstrahltechnik für Präzisionsschnitt: Die Führung der Schneideeinheiten an der 2D-Portal-Maschine NC 4020 ED realisiert Water Jet Sweden mit Linearsystemen von Rodriguez. Bilder: Rodriguez, Water Jet Sweden

In Wasserstrahlschneidmaschinen muss der Schneidkopf bei widrigen Betriebsbedingungen zuverlässig in Position gehalten werden: Wenn der Wasserstrahl mit dreifacher Schallgeschwindigkeit aus der Düse des Schneidwerkzeugs schießt, wirken Kräfte, die hohe Anforderungen an Linearsysteme zur Positionierung der Schneideeinheit stellen.

Der Wasserstrahl soll bereits um 1900 zum Schürfen in Kies- und Tonablagerungen verwendet worden sein; gut 30 Jahre später wurde der Hochdruckwasserstrahl im Kohle- und Erzabbau in sowjetischen und US-amerikanischen Minen untersucht. Mit Einführung von Verbundwerkstoffen im Flugzeugbau in den 1960-ern regte die Firma Boeing den Einsatz des Wasserstrahls zur Materialbearbeitung an.

Schließlich wurde 1971 die erste einsatzfähige Wasserstrahlschneidemaschine erfunden. Heute überzeugt Wasserstrahltechnik in vielfältigen industriellen Bereichen, zum Beispiel in der Luft- und Raumfahrt, in der Fahrzeug-, Metall-, Elektro- und Lebensmittelindustrie ebenso wie in der Leiterplattenfertigung.

Materialtrennung mit vielen Vorteilen

Ob Reinwasser- oder Abrasivstrahlschneiden – das Verfahren bietet verschiedene Vorteile im Vergleich zu anderen Techniken. So eignet es sich für das Schneiden von weichen Materialien wie Textilien, Elastomeren, Fasermaterialien, Kunststoffen, Papier oder Thermokunststoffen ebenso wie von harten Werkstoffen, unter anderem Metall, Hartgestein, kugelsicherem Glas oder Keramik. Dabei hängt die Dicke sowohl vom zu bearbeitenden Material als auch vom Verfahren ab.

Die Bearbeitung der unterschiedlichen Werkstoffe ist oft mit nur einem Werkzeug möglich; daraus resultiert ein hoher Flexibilitätsgrad. Aufgrund des minimalen Grats ist eine Nachbearbeitung in der Regel nicht erforderlich. Insgesamt lässt sich mit Wasserstrahltechnik eine hohe Materialausnutzung erzielen.

Einer der in Europa führenden Anbieter leistungsfähiger Wasserstrahlschneidsysteme ist Water Jet Sweden aus Ronneby. Seit 1998 ist das Stammhaus aus dem hohen Norden auch mit einer deutschen Niederlassung in Neustadt/Weinstraße vertreten. WJS stellt Systeme in allen Dimensionen wie integrierte Kompaktsysteme, Anlagen mit Arbeitsbereichen von 9 x 4 Metern oder mehr oder Abrasiv-Fünf-Achs-Wasserstrahlschneidmaschinen für ein differenziertes Anwendungsspektrum her.

Mit einem Wasserdruck von bis zu 6.000 bar

Zum Portfolio gehört auch die mit zwei Schneidköpfen ausgestattete 2D-Portal-Maschine NC 4020 ED. Wie bei den anderen WJS-Produkten auch wird hier im ersten Arbeitszyklus durch eine Hydraulikpumpe Druck erzeugt, den im zweiten Schritt der Transferkolben in Wasserhochdruck umwandelt. Im laufenden Betrieb erzeugt die Hochdruckpumpe einen Wasserdruck von bis zu 6.000 bar, der das Wasser beim Austritt aus der Diamant-, Saphir- oder Rubin-Schneidkopfdüse auf eine Geschwindigkeit von zirka 1.000 Meter pro Sekunde beschleunigt.

Dabei wird Lageenergie in kinetische Energie umgewandelt. Der Schneidkopf ist samt Zieldüse in eine Steuereinheit, das 2D-Portal, eingebaut. Alternativ stattet WJS Maschinen auch mit 3D- oder Roboterportalen aus. Die geführten numerischen Lenkwellen ermöglichen den Schneidvorgang. Das zu bearbeitende Material liegt sicher auf einem Gitter, während der Hochdruckwasserstrahl das Material trennt. Auf diese Art können auch labile und insbesondere weiche Werkstoffe ohne Verschmutzen bearbeitet werden.

Gute Führung schafft Wettbewerbsvorteile

Die Kundenanforderungen an Schnittpräzision und -geschwindigkeit sind bei diesen Maschinen besonders hoch; alle Komponenten müssen darauf abgestimmt sein. Die Führung der Schneideeinheit realisiert WJS mit Linearsystemen von Rodriguez, welche Bestandteil eines umfangreichen Produktspektrums von Linearkomponenten und -antrieben des Eschweiler Antriebsspezialisten sind.

In der NC 4020 ED oder auch im 2D-Wasserstrahlschneidsystem NC 3030 T, das über ein Portal mit drei Schneidköpfen verfügt, werden beispielsweise Rodriguez-Einheiten aus der WV- bzw. WM-Reihe eingesetzt. Die Linearsysteme sind mit einem gerollten Kugelgewindetrieb und Kugelumlaufeinheiten ausgestattet; sie finden häufig bei der Materialbearbeitung Anwendung, insbesondere in Kombination mit Wasserstrahl- und Laserschneidmaschinen oder Fräs- und Blechstanzmaschinen.

Die lineare Einheit bewegt die Wasserstrahldüse, den Laser oder bei herkömmlichen Bearbeitungsgeräten das entsprechende Schneidwerkzeug bzw. das zu bearbeitende Material. Sowohl ein- als auch mehrachsige Aufbauten werden als X/Y-Kombinationen verbaut, um größere Flächen abdecken zu können.

Verschiedene Merkmale prädestinieren die Rodriguez-Systeme für diese Applikation. Zum einen garantieren die Präzisionskugelgewindetriebe eine exakte Positionierung. Der patentierte Aufbau der Kugelgewindemutter erzeugt eine weiche, ruckfreie Bewegung bei hoher Stoßfestigkeit und langer Lebensdauer; die Kugelführungstechnik bietet überdurchschnittliche Stabilität und Leistung. Die ebenfalls patentierte Spindelunterstützung ermöglicht die Bearbeitung von Produkten mit einer Lauflänge von 2,5 m/s und einer Hublänge von 11 m.

Standardmäßig mit einem zentralen Schmiersystem ausgestattet

Alle Linearsysteme der Baureihen WV- und WM von Rodriguez sind standardmäßig mit einem zentralen Schmiersystem ausgestattet, das die Funktionalität auch bei rauen Umgebungsbedingungen zuverlässig sichert. Service und Wartung sind besonders einfach, selbst auf engstem Raum mit eingeschränktem Zugang. Die Abdeckung der Systeme ist so konzipiert, dass sicherer Schutz gegen Staub, Schmutz und das Eindringen von Wasser in die Geräte gewährleistet ist.

Es werden verschiedene Möglichkeiten zum Korrosionsschutz geboten, sodass die Linearsysteme auch in extremen Umgebungen eingesetzt werden können. Anwender haben die Wahl zwischen verschiedenen Versionen. So lassen sich die Produkte optional mit Rückmeldung des Impulsgebers sowie induktiven oder mechanischen Sensoren und Schaltern realisieren. Alle Typen sind mit gängigen Motoren und zahlreichen Getriebeausführungen – von Hochleistungs-Riemengetrieben bis hin zu hochpräzisen Planetengetrieben – kompatibel.

Mit System und Effizienz

Mit dem Portfolio an Linearsystemen trägt Rodriguez dem Bedarf an einsatzfertigen Lösungen Rechnung, der dem an reinen Komponenten oder Einzelteilen zunehmend weicht. Obwohl sich dies komfortabel durch den Einsatz von verschiedenen Linearkomponenten erreichen lässt, stellt der Einsatz von Linearsystemen eine technisch leistungsfähigere und wirtschaftliche Alternative dar.

Um ein möglichst breites Anwendungsspektrum bedienen zu können, liefert Rodriguez Linearsysteme mit unterschiedlichen Führungsvarianten. Die klassische Ausführung sind dabei die Linearsysteme der Baureihe ALS. Der mechanische Aufbau der Systeme sieht neben zwei Präzisionsrundführungen die Verwendung von vier Linearkugellagern vor. Diese Linearkugellager, die in unterschiedlichen Ausführungen einsetzbar sind, werden in ein Aluminiumquadrogehäuse montiert und gewährleisten auf diese Weise eine einfache und variable Möglichkeit, lineare Führungsaufgaben umzusetzen.

In den verfügbaren Wellendurchmessern 8 bis 40 mm sind sowohl sehr kompakte Ausführungen mit einem Querschnitt von 24 x 65 mm als auch größere Abmessungen bis zu 84 x 230 mm Querschnitt verfügbar. In Abhängigkeit von der gewünschten Antriebsform – es stehen Kugelgewindetriebe, Trapezspindeln und Zahnriemen zur Verfügung – sind Geschwindigkeiten bis zu 180 m pro Minute realisierbar. Rodriguez-Linearschlitten können mit verfahrbarem Schlitten (Ausführung A) oder fixierbarem Schlitten (Ausführung B) eingesetzt werden. Wahlweise sind die Linearschlitten mit oder ohne Faltenbalg (Option F) verfügbar. Wenn extrem hohe Lasten Einfluss auf die Linearschlitten ausüben, empfiehlt sich der Einsatz von unterstützten Präzisionswellen.

Zudem umfasst das Rodriguez-Programm Linearachsen, die – in ein Aluminiumrohr eingelassen – Kugelumlaufführungen, Prismenführungen oder Rollenführungen nutzen. Hierzu zählen auch die beschrieben Linearsysteme WV und WM. Jede Variante für sich bietet interessante Features, die in entsprechenden Anwendungen nutzbringend eingesetzt werden können. In Querschnitten von 40 x 40 mm bis 240 x 85 mm steht eine große Produkt- und Variantenvielzahl zur Verfügung.

Unterschiedliche Linearachsen im Lieferprogramm

Während Linearachsen mit Kugelumlaufführung insbesondere dann eingesetzt werden, wenn eine hohe dynamische Last auftritt oder Momente aufgenommen werden müssen, zeichnen sich prismengeführte Linearsysteme durch relativ geringen Wartungsaufwand und minimierte Geräuschentwicklung aus. Demgegenüber stehen maximale Beschleunigungswerte bis zu 40 m/s2, wenn sich der Anwender für eine rollengeführte Lineareinheit, beispielsweise die Ausführung WH80 entscheidet.

Aufgrund der Anforderungen an die Dynamik der Bewegung werden rollengeführte Linearachsen hauptsächlich mit Zahnriemen eingesetzt, während die prismengeführte Baugruppen M55 oder M75 sowohl mittels Zahnriemen als auch über einen Kugelgewindetrieb angetrieben werden können. Diese beiden Antriebsvarianten stehen auch für die in mehr als zehn unterschiedlichen Ausführungen erhältlichen Lineareinheiten mit Kugelumlaufführung bereit.

 

Wasserstrahlschneiden

 

Kurz gefasst

Kommentare werden geladen....

Kommentar zu diesem Artikel abgeben

Der Kommentar wird durch einen Redakteur geprüft und in Kürze freigeschaltet.

Anonym mitdiskutieren oder einloggen Anmelden

Avatar
Zur Wahrung unserer Interessen speichern wir zusätzlich zu den o.g. Informationen die IP-Adresse. Dies dient ausschließlich dem Zweck, dass Sie als Urheber des Kommentars identifiziert werden können. Rechtliche Grundlage ist die Wahrung berechtigter Interessen gem. Art 6 Abs 1 lit. f) DSGVO.
  1. Avatar
    Avatar
    Bearbeitet von am
    Bearbeitet von am
    1. Avatar
      Avatar
      Bearbeitet von am
      Bearbeitet von am

Kommentare werden geladen....

Kommentar melden

Melden Sie diesen Kommentar, wenn dieser nicht den Richtlinien entspricht.

Kommentar Freigeben

Der untenstehende Text wird an den Kommentator gesendet, falls dieser eine Email-hinterlegt hat.

Freigabe entfernen

Der untenstehende Text wird an den Kommentator gesendet, falls dieser eine Email-hinterlegt hat.

copyright

Dieser Beitrag ist urheberrechtlich geschützt. Sie wollen ihn für Ihre Zwecke verwenden? Infos finden Sie unter www.mycontentfactory.de (ID: 289983 / Antriebstechnik)