Perfekte Arbeitsraumgestaltung für 5-achsige CNC-Bearbeitungszentren

Systemschutz für „µ-otope“

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Die „Topologien“ technischer Optiken müssen nach dem Schleifen geometrisch zwischen 0,6 und 0,2 µm genau sein. Die Konstruktion entsprechender Werkzeugmaschinen ist eine echte Königsdisziplin und insbesondere eine Herausforderung für das Arbeitsraumdesign und die Schutzabdeckungen. Denn das Bearbeiten von Gläsern und Keramiken ist zudem ein extrem abrasiver Job.

Satisloh gilt weltweit als führender Technologielieferant für die Herstellung von Brillengläsern und technischen Optiken. Das Lieferprogramm umfasst die gesamte Wertschöpfungskette, angefangen bei diversen Maschinenbaureihen für „Formgebung“, Politur, Zentrierung und Beschichtung über Softwaretools und Messtechnik bis hin zu Werkzeugen, Verbrauchsmaterialien sowie Zubehör.

Ein Topseller unter den Glasbearbeitungsmaschinen sind die in Wetzlar entwickelten und produzierten, 5-achsig CNC-gesteuerten Bearbeitungszentren der G-Baureihe. Die BAZs gibt es in unterschiedlichen Konfigurationen für das wirtschaftliche Komplettbearbeiten von geometrisch einfachen wie komplexen Objektivlinsen, Spiegeln, Prismen aus Mineralglas, Saphir, Keramik und anderen Hartstoffen bis Durchmesser 500 mm.
Satisloh gilt als Vorreiter in der simultanen 5-Achsbearbeitung optischer Werkstoffe. „Die geforderten geometrischen Genauigkeiten der optischen Oberflächen liegen zwischen 0,6 und 0,2 µm“, erläutert Produktentwickler Joachim Diehl. „Das lässt sich prozesssicher nur realisieren, wenn die Regelkreise zwischen Steuerung, Antrieben, Weg- und Winkelmesssystemen perfekt auf die Maschinenkinematik abgestimmt sind.“ Das Problem: Beim Schleifen und Polieren von Gläsern, Keramiken und anderen optisch genutzten Hartstoffen entstehen feinste Partikel, die in jede Ritze kriechen. Vor allem eingetrocknete Korrundpoliermittelteilchen sind extrem aggressiv.
Hohe Ansprüche an Schutzabdeckungen
Entsprechend hoch ist die Bedeutung des Arbeitsraumdesigns und vor allem der Schutzabdeckungen für die bewegten Achsen, denn die sind ein wesentlicher Teil jedes Antriebsstranges. „Jede Schutzabdeckung bedeutet zusätzlich zu bewegende Masse“, so Diehl. „Das Gewicht und die zu überwindenden Widerstände beeinflussen das Einschwingverhalten der Maschinenachsen. Schon kleinste Stick-Slip-Effekte zeigen sich im Bearbeitungsergebnis. Wir könnten zwar stärkere Antriebe verwenden, aber das beeinflusst dann wieder das thermische Konzept der Kinematik. Die einzig zielführende Lösung sind Schutzabdeckungen, die sehr gute Dichtigkeit mit einem konstant hohen Wirkungsgrad verbinden und gleichzeitig verschleißfest sind.“
Die Balance zwischen Bewegungswiderstand und Dichtheit sowie Haltbarkeit und Kosten finden die Entwickler und Konstrukteure bei Satisloh bereits seit 2004 in enger Zusammenarbeit mit der Arno Arnold GmbH. „Bis dahin hatten wir für unsere Maschinen eigene Schutzabdeckungen konstruiert und gefertigt“, erinnert sich Diehl. „Das hat auch alles funktioniert. Aber ist das unsere Kernkompetenz? Für das Redesign einer unserer Maschinen haben wir 2005 erstmals nach einem spezialisierten Zulieferer für Abdeckungen gesucht. Die Firma Arnold hat uns letztlich überzeugt; sowohl mit ihrer Lösung für die damals geforderte Schutzabdeckung, als auch durch ihre sehr engagierte und stets sachkundige Projektbetreuung.“
Mittlerweile haben die Konstrukteure von Satisloh und Arno Arnold gemeinsam die Schutzabdeckungen von fünf Maschinentypen optimiert und auf die Montage von Fix & Finish-Lösungen umgestellt. Das komplette Arbeitsraumdesign der G-Serie war das technisch anspruchsvollste Entwicklungsprojekt. Und es ist bereits ein weiteres Projekt vakant. Arno Arnold liefert die benötigten Fix & Finish-Schutzabdeckungen komplett montiert und einbaufertig auf Abruf in vorab vereinbarten Losgrößen. „Bei Rahmenvereinbarungen wie mit Satisloh halten wir immer ein Abruflos auf Lager“, ergänzt Verkaufsleiter Jürgen Konrad.
„Der Fehlerteufel steckt auch bei Schutzabdeckungen immer im Detail“, betont Diehl. „Durch die Zusammenarbeit mit Arnold können wir die eigenen Ressourcen in der Entwicklung auf unsere Kernaufgabe Maschinenbau und die Anwendungsoptimierung fokussieren. Für neue Schutzabdeckungen und Arbeitsraumverkleidungen definieren wir heute nur noch die Abmessungen, die mechanischen Schnittstellen und ein paar andere Parameter; und dann ist unser Partner gefordert. Das spart uns Zeit und unterm Strich Kosten und Lehrgeld.“
Dass moderne Schutzabdeckungen weit mehr sind, als nur ein paar aufeinander gesetzte Blechlamellen, offenbart sich selten auf den ersten Blick. In der von Arno Arnold komplett gelieferten Arbeitsraumverkleidung für die Satisloh G-Baureihe stecken jede Menge Erfahrung und einige Patente. So sorgen auf der Rückseite Gegenlamellen für einen definierten, gleichmäßigen Anpressdruck, der in Kombination mit den Lamellenabstreifkanten im Innenraum einerseits für eine hohe Dichtigkeit sorgt und andererseits das gefürchtete Ruckeln vermeidet. Für zusätzliche Dichtheit sorgt bei dieser Lösung ein flüssigkeitsdichter, doppelter Faltenbalg mittels Labyrinthführung. Die dauerhaft vorgespannten Lamellen sind aus V4A (1.4310) gefertigt. Für den Rahmen werden Profile aus 1.4301 präzise gefügt. Sämtliche Textilien in der Schutzabdeckung sind mit den Führungsrahmen flüssigkeitsdicht verschweißt.
„Die von Arnold gelieferten Schutzsysteme erfüllen bislang alle unsere Erwartungen“, berichtet Diehl. „Seit der Einführung gab es keine Reklamation. Besser geht es nicht.“ Ein weiteres Plus für exportorientierte Maschinenbauer wie Satisloh ist eine gesicherte, weltweite Ersatzteilversorgung. Arno Arnold verfügt nach eigenen Angaben über einen Datenbestand von über 100 000 Artikeln.
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