Lineartechnik Schmier- und spielfreies Spindel-Mutter-System gewährleistet präzisen Leimauftrag

Was passiert, wenn feine und feinste Holzstäube auf Schmierstoff treffen? Verklebungen sind vorprogrammiert. Die Funktionsfähigkeit von Holzbearbeitungsmaschinen kann nachhaltig beeinträchtigt werden. Ein mittelständisches Unternehmen setzt deshalb auf schmiermittel- und wartungsfreie Gewindetriebe mit 'Anti-Backlash'-Muttern, die lebenslang für Spielfreiheit der Verstelleinheit und damit den präzisen Leimauftrag sorgen.

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„Die Produktvielfalt bei Möbeln nimmt weiter zu, die Verbraucherwünsche werden immer vielfältiger. Aus diesen Gründen möchten unsere Kunden größtmögliche Flexibilität bei der Produktion“, erläutert der Maschinenbautechniker und Leiter Konstruktion der Brandt Kantentechnik GmbH in Lemgo, Ralf Garnjost.

Ob anspruchsvoller Ladenbau, Stückzahl-1-Fertigung für individuelle Wünsche, Wohn- und Schlafmöbel oder funktionelle Büroeinrichtungen: der Spezialist für Kantentechnik, ein Mitglied der weltweit tätigen Homag-Gruppe, bietet für jedes Anforderungsprofil die passende Lösung. „Von der einfachen Einsteigermaschine für den Schreiner um die Ecke bis zur hoch automatisierten Kantenanleimmaschine reicht unserer Baukastensystem mit maßgeschneiderten Maschinen für alle Kundenwünsche und Bearbeitungsaufgaben“, fasst Ralf Garnjost zusammen.

Im Mittelpunkt der Maschinenentwicklung stehen praxisorientierte und wirtschaftliche Lösungen

Das Produktprogramm des 1955 gegründeten Unternehmens ist auf alle Trends bei Kundenwünschen und Bearbeitungsaufgaben ausgerichtet. Im Mittelpunkt der Maschinenentwicklung stehen praxisorientierte und wirtschaftliche Lösungen, die Kunden weltweit das bestmögliche Fertigungsergebnis garantieren. Produziert wird mit rund 280 Mitarbeitern in Lemgo; dazu kommen Standorte in der Tschechei, Polen sowie in China. Bei einem Exportanteil von rund 80 Prozent und Kunden in über 90 Ländern zählt der Kantenspezialist zu den global führenden Anbietern.

Kleberauftrag mit Präzision

Zu den neuesten Entwicklungen gehört das Kleberauftragssystem QA 45, das ab einer bestimmten Maschinengröße optional zur Verfügung steht. Es zeichnet sich u. a. durch geringe Aufheizzeiten sowie schnelle Umrüstmöglichkeiten und damit eine hohe Flexibilität bei der Verarbeitung von den unterschiedlichsten Klebern, Kanten und Plattenwerkstoffen aus.

„Mit dem System wollen wir die Möglichkeit schaffen, den Kleberauftrag zu automatisieren. Damit bieten wir unseren Kunden mehr Bedienkomfort. Der Kleberauftrag geschieht sonst mehr oder weniger nach Augenmaß“, beschreibt Ralf Garnjost die Ausgangslage. „Unser Ziel war es, eine preiswerte, aber trotzdem konstruktiv ausgereifte Lösung zu schaffen, die sich im Betriebsalltag bewährt.“

Zu den Innovationen des neuen Leimauftragssystems gehört neben der automatischen Reinigungsfunktion unter anderem eine spielfreie Verstellung, die in Zusammenarbeit mit igus, realisiert wurde.

Backlash bezeichnet das Umkehrspiel, das in einem Gewindetrieb durch das Axialspiel hervorgerufen wird. 'Anti-Backlash'-Muttern reduzieren dieses Spiel über die gesamte Lebenszeit – innerhalb des zulässigen Verschleißes.

Der Gewindetrieb selbst bleibt im Betrieb ungeschmiert und bietet somit viele technische Vorteile. Zum Beispiel kann Schmutz nicht an Schmierstoffen haften bleiben. Der Gewindetrieb ist somit äußerst schmutzunempfindlich. Besonders bei Anwendungen mit hohen Staubaufkommen bieten die Gewindemuttern im Vergleich zu wartungs- und schmierungspflichtigen Muttern viele Vorteile.

Im Leimauftragssystem kommen seit mehreren Monaten Anti-Backlash-Spindelmuttern für metrische Gewinde als Sonderentwicklung zum Einsatz: Schmierfrei, vibrations- und geräuschdämpfend sorgen sie für höchste Präzision.

Punktgenauer Verfahrweg

„Alle sonst üblichen Lösungen neigen aufgrund der schwierigen Umgebungsbedingungen in der Holzbearbeitung dazu, im Betriebsalltag wartungsanfällig zu werden“, erläutert der Maschinenbautechniker im Bereich Konstruktion, Thorben Fritz, der maßgeblich für die Entwicklung der Verstelleinheit verantwortlich war.

„Aufgrund unserer langjährigen Erfahrung mit tribo-optimierten Gleitlagern von igus in unseren Maschinen waren wir allerdings von Anfang an überzeugt, mit schmiermittelfreien Maschinenelementen die exakte Formatverstellung auf Dauer gewährleisten zu können.“

Im Bereich der Spindelsysteme – bis zu zehn Achseinheiten decken in einer Kantenanleimmaschine die unterschiedlichsten Arbeiten ab − setzt der Kantenspezialist bisher auf Messingmuttern, die allerdings nicht spielfrei sind. Durch das vorhandene Umkehrspiel wird die gewünschte Position nicht immer getroffen, die Wiederholgenauigkeit ist schlecht.

Mit Hilfe der Verstellung wird der Klebeauftrag an den Kanten dosiert. Ist der Verfahrweg nicht genau, kommt es zu Abweichungen von mehreren Zehnteln, was Abstriche an der Qualität des Klebeauftrages zur Folge hat. Aus diesem Grund war bei der Entwicklung des Auftragssystems die spielfreie Verstellung besonders wichtig. Klassische Lösungen wie gegeneinander verspannte Gewindemuttern sind schnell verworfen worden.

„Es handelt sich um vielfältige Konstruktionsansätze, die nicht nur sehr aufwändig sind, sondern darüber hinaus ein relativ hohes Antriebsmoment des Aktors benötigen“, verdeutlicht Ralf Garnjost. „Wir versuchen dagegen, unsere Achssysteme mit einem relativ niedrigen Drehmoment anzutreiben.“ Die niedrigen Reibwerte des neuen Spindel-Mutter-Systems sorgen für das benötigte geringe Antriebsmoment.

Wartungsfreiheit, Zuverlässigkeit, Dauerfestigkeit und lange Lebensdauer

Es kommt allerdings nicht nur auf die Spielfreiheit der Verstellung an, sondern auch die Themen Wartungsfreiheit, Zuverlässigkeit, Dauerfestigkeit und lange Lebensdauer spielen eine wichtige Rolle. Die Atmosphäre rund um die Kantenanleimmaschinen ist äußerst staubig. Kommen gefettete Systeme wie zum Beispiel Kugelgewindetriebe zum Einsatz, verschmieren und verkleben Holzstaub und -partikel.

Der Bereich der Verstellung müsste in diesem Fall gekapselt und kontinuierlich nachgeschmiert werden. Regelmäßige Wartungen, auch an nicht so leicht zugänglichen Stellen, wären die Folge. „Das ist umständlich und teuer, deswegen haben wir von Anfang an auf wartungsfreie Lineartechnik-Komponenten gesetzt“, macht Ralf Garnjost klar. Sie sorgen dauerhaft für die notwendige Betriebssicherheit.

Zum Staub kommen auch die hohen Umgebungstemperaturen, die im Schmelzkleberbereich bei bis zu 200 °C liegen können. Im Umfeld des Kleberauftragsystems betragen sie immerhin noch bis zu 80 °C, die die Funktionsfähigkeit der verbauten Maschinenelemente im Verstellaggregat beeinflussen können. Aber auch hier konnten in Dauertests keinerlei Beanstandungen festgestellt werden. Der Allround-Werkstoff iglidur J sorgt für die notwendige Temperaturbeständigkeit.

Vom Trapez- zum metrischen Gewinde

Während vor der Entwicklung des Anti-Backlash-Systems in der Regel zwei gegeneinander verspannte Muttern die notwendige Spielfreiheit gewährleisteten, wird beim Kantenspezialisten heute nur noch ein Bauteil eingesetzt. Die Herausforderung für das Unternehmen igus bestand darin aus einem Serienprodukt mit einem Trapezgewinde ein kundenspezifisches Sonderteil mit metrischem Gewinde ohne Funktionseinbußen zu fertigen.

„Da wir seit knapp 15 Jahren Spindelmuttern fertigen, haben wir die nötige Erfahrung um solche Sonderlösungen schnell und zuverlässig umzusetzen“, so Dominik Hartmann, Projektmanager drylin TR-Gewindetriebe. Nachdem in Köln die Geometrie der Mutter an die Vorgaben der Firma Brandt angepasst wurde und entsprechende Muster hergestellt waren, begannen in Lemgo verschiedene Funktionsprüfungen.

„Wir haben 40 000 Hübe getestet, ohne dass Abstriche an der Spielfreiheit gemacht werden mussten“, blickt Thorben Fritz zurück. „Das war der endgültige Beweis, dass die „Anti-Backlash-Funktion“ auch bei metrischen Gewinden funktioniert.“ Nachdem ein Spindel-Mutter-System nach einem guten dreiviertel Jahr Laufzeit ausgebaut und zur Kontrolle nach Köln geschickt worden ist, konnte auch igus bestätigen, dass der Gewindetrieb ohne eine messbare Spielzunahme funktioniert.

Dazu ergänzt Ralf Garnjost. „Es kommt allerdings in unserer Anwendung nicht auf die Anzahl der Hübe an, sondern auf die Zuverlässigkeit des Verstellsystems. Der Bewegungsablauf des Kleberauftragssystems ist relativ begrenzt. Es handelt sich nicht um eine kontinuierliche, sondern um eine diskontinuierliche Bewegung. Trotzdem muss gewährleistet sein, dass es immer funktioniert und keine Verklebungen auftreten.“

Bei der Anzahl der im Vorfeld getesteten Zyklen geht der Kantenspezialist allerdings davon aus, dass die Lebensdauererwartung der kompletten Verstelleinheit im Betriebsalltag mehrere Jahre beträgt.

Generelle Umrüstung auf wartungsfreie Linearsysteme und Gleitlagerlösungen

Die Spiel- und Wartungsfreiheit des neu entwickelten Verstellsystems hat Brandt so überzeugt, dass daran gedacht wird, grundsätzlich alle Spindeln in seinen Maschinen auf das wartungsfreie 'Anti-Backlash'-System umzurüsten.

„So können wir die Zuverlässigkeit der Maschinen weiter steigern“, ist sich Ralf Garnjost sicher. Die Unternehmen arbeiten schon seit einer Reihe von Jahren zusammen. In den Kantenanleimmaschinen bewähren sich außerdem verschiedene tribo-optimierte Polymerlager in Sonderformen. „Die Schmiermittelfreiheit macht sich in allen Bereichen bezahlt. Schmierung und Staub vertragen sich bei uns an keiner Stelle.“

Zurzeit wird außerdem ein Sonderprofil auf Basis der Linearführung drylin W entwickelt, das an den relevanten Stellen abmessungsgleich zu bisher eingesetzten Kugelumlaufführungen ist. „Ohne große konstruktive Änderungen sparen wir damit Teile ein“, bilanziert abschließend Ralf Garnjost. „Das rechnet sich nicht nur bei der Lagerhaltung, dem Einkauf und der Montage, sondern im Falle von Wartung und Instandhaltung vereinfacht sich der Tausch der entsprechenden Teile.“

Vom Web zur App

igus hat sein erfolgreiches „WebGuide“-Katalogkonzept als vollwertige Touch-Anwendung für iPads und Android-Tablets weiterentwickelt. Die App ist kostenlos im App Store von Apple und im Google Play Store erhältlich.

Die übersichtliche Menüstruktur ermöglicht einen direkten Zugang zu den verschiedenen Produktbereichen gegliedert in Energieführungen, Kunststoffgleit-, Gelenk- und Kugellager sowie schmierfreie Linear- und Antriebstechnik. Hinzu kommen vorkonfektionierte „readychain“-Energieketten und „readycable“-Leitungen sowie das „chainflex“-Leitungssortiment und sämtliche igus-Onlinewerkzeuge für Konfiguration und Berechnung. Der Nutzer wird direkt zu allen wichtigen Basisparametern geführt und kann sich über mögliche Alternativen informieren.

Spezielle „Quicklinks“ führen unmittelbar zum persönlichen Wunschprodukt und ergänzenden Informationen, wie etwa Anwendungsbeispiele, Online-Tools, Preise und natürlich CAD-Dateien.

Individuelle Lesezeichen und eine Volltextsuche, die Notizfunktion, ein Glossar sowie die direkte Anbindung an die igus-Website erleichtern Bedienung und Auswahl enorm. Sobald das Wunschprodukt gefunden und konfiguriert ist, kann unmittelbar per „Touch“ bestellt werden. Die Lieferzeiten für Standardprodukte beginnen ab 24 Stunden.

Kunststoffgleitlager-Wettbewerb „manus“

Zum mittlerweile sechsten Mal startet der Kunststoff-Entwickler und Gleitlagerspezialist igus, den seit 2003 alle zwei Jahre stattfindenden „manus“-Wettbewerb für Kunststoff-Gleitlager-Anwendungen. Kreative Konstrukteure weltweit sind aufgefordert ihre Wettbewerbsbeiträge einzureichen. Der „manus“ ist eine Gemeinschaftsinitiative mit wissenschaftlichen Partnern wie u.a. dem Institut für Verbundwerkstoffe (Kaiserslautern) und der Fachhochschule Köln. Beim letzten Wettbewerb vor zwei Jahren gingen über 300 zum Teil spektakuläre Einsendungen aus 28 Ländern ein.

Gesucht werden auch dieses Mal innovative und mutige Anwendungen mit schmier- und wartungsfreien Polymerlagern, die sich durch technische und/oder wirtschaftliche Effizienz, Kreativität bzw. überraschende Ergebnisse auszeichnen. Teilnehmen ist ganz einfach: Zur Bewertung benötigt die Jury eine kurze Beschreibung der Anwendung bzw. vorausgegangenen Problemstellung, dazu Fotos oder Skizzen mit Beschreibung der Lösung und Nennung der Lagerart. Teilnahmeberechtigt sind Anwender mit Vollkunststoff-Gleitlagern und Kunststoff-Compounds, nicht jedoch Applikationen mit nur beschichteten Lagern.

Dem Gewinner winken 5.000 Euro Preisgeld (2. und 3. Platz: 2.500 und 1.000 Euro).Die Preisverleihung findet auf der Hannover Messe 2013 (8.-12. April) statt. (hö)

igus stellt auf der Hannover Messe (8.-12. April) aus: Halle 17, Stand H04

* Stefan Niermann, Produktmanager drylin, igus GmbH, Köln

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