Bearbeitungszentren Drehgelenke zur sicheren Leitungsführung bei Werkzeug- und Werkstückwechsel

Sind Schlauchleitungen an dreh- oder schwenkbaren Maschinenkomponenten anzuschließen, bieten sich verschraubbare Drehgelenke als wesentlicher Bestandteil einfacher Drehdurchführungen an. In Bearbeitungszentren sorgen sie für eine sichere Leitungsführung bei häufigem Werkzeug- und Werkstückwechsel. Außerdem werden die Drehgelenke der zunehmenden Forderung nach einem schwermetallfreien Korrosionsschutz gerecht.

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Föhrenbach GmbH

MÖLLER-WEDEL OPTICAL GmbH

G+K Umformtechnik GmbH

Chiron-Werke GmbH & Co. KG

Parker Hannifin Manfacturing Germany GmbH & Co KG

Drei Werkzeugwechsel pro Minute sind bei den Bearbeitungszentren der Chiron-Werke GmbH & Co. KG an der Tagesordnung. Hochgerechnet auf ein Jahr ergibt sich eine Zykluszahl im Millionenbereich, wobei jeder Wechsel fast reibungslos ausgeführt werden muss. Die hohe Bewegungsintensität stellte sich jedoch zu Beginn eines Projekts als problematisch für die Leitungsführung heraus: „Wie müssen die Hydraulik-, Pneumatik- und Elektroleitungen verlegt werden, damit sie beim Schwenken des zentralen Werkstückwechseltischs problemlos mitgeführt werden?“, lautete die Frage. Die Antwort fand der Tuttlinger Maschinenbauer in den Drehgelenken von Parker Tube Fitting Division, Bielefeld, die Chrom(VI)-frei ausgeführt sind (Bild 1).

Korrosionsgeschützte Gelenke sind frei von Chrom(VI)

Die Parker Tube Fitting Division gehört zu den ersten Anbietern, die ihr Sortiment an Verbindungselementen für die Hydraulik und Pneumatik auf Chrom(VI)-freien Korrosionsschutz umgestellt haben. Auslöser waren Forderungen von Fahrzeugbauern, die sich nicht nur beim Endprodukt, sondern auch bei den Produktionsmaschinen der Schwermetallproblematik entledigen wollte. So schreibt Ford für alle Maschinen Chrom(VI)-freie Verschraubungen vor. Diese Entwicklung hat die Chiron-Werke bewegt, bei Drehdurchführungen auf schwermetallfreie Parker-CF-Oberflächen umzustellen – zumal der Korrosionsschutz im Vergleich zu den üblichen, gelb chromatierten A3C-Oberflächen laut Parker besser ist. Schon zuvor war beim Maschinenbauer das Verschraubungs-DIN-Programm vor Parker zur Anwendung gekommen. Als dann die Drehgelenke auf den Markt kamen, lag deren Anwendung nah; führten doch O-Ringe in den Drehdurchführungen immer wieder zu Schwierigkeiten.

Die Technik der sogenannten einfachen Drehdurchführung setzt der Maschinenbauer bei allen Bearbeitungszentren mit Werkstückwechseltisch ein. Von diesen Maschinen verlassen rund 500 Stück im Jahr das Tuttlinger Werk, darunter das Hochleistungszentrum FZ 15 W, das Span-zu-Span-Zeiten von 1,7 s und Eilgänge bis zu 75 m/min ermöglicht. Das Ausschwenken des integrierten Werkstückwechseltischs um 180° geschieht in 1,9 s.

Für diesen zeitlichen Vorteil ist unter anderem die Konstruktion der einfachen Drehdurchführung erforderlich, die sich die Chiron-Werke patentieren ließen. Vorher hatte man als Drehdurchführung eine Art Welle mit von unten angebohrten, einzelnen Kanälen, die sich auf einer Hülse verteilen, verwendet. Das sei recht teuer und unflexibel gewesen.

Diese konventionelle Bauart ersetzte man nach einem Langzeittest. Seitdem kommt die Technik der einfachen Drehdurchführung mit Drehgelenken zur Anwendung. Die Drehgelenke werden von Parker als Kugel- oder Gleitlagerverschraubung gefertigt (Bild 2). Sie halten Drücken bis zu 350 bar und Temperaturen von –40 bis 200 °C stand.

Als Kugellagerverschraubung gibt es die Gelenke mit einer oder mehreren Drehachsen und in verschiedenen Bauformen. Die Gleitlagerverschraubung ist fürs Dreh- und Schwenken mit kleiner Winkelgeschwindigkeit ausgelegt. Aus diesem Gelenkspektrum verwenden die Chiron-Werke vornehmlich die kleineren Baugrößen DG 102/08 und DG 107/12. Beide Ausführungen sind mit EO-24°-Anschluss ausgestattet.

Eine Anschlussplatte für alle Leitungen

Die jetzige Lösung besteht aus einem Drehtisch, von dem die Anschlussleitungen im Bereich der Drehachse unter die Maschine geführt werden und sich dort verwinden können. Der Durchlass im Drehverteiler wurde von 60 auf 120 mm erweitert. Dadurch lassen sich alle Leitungen auf einer Anschlussplatte zusammenführen. So sind in einem Drehverteiler zwölf Hydraulikleitungen und mittig eine Reihe von Pneumatik- und Elektroleitungen gebündelt. Der Platzbedarf sei gering und die Torsion der Hydraulikschläuche werde verhindert. Außerdem müssten die Schläuche nicht mehr mit engen Biegeradien verlegt werden.

Daraus profitierte einerseits die Flexibilität der Gestaltungsmöglichkeiten. Andererseits verlängern größere Biegeradien die Lebensdauer des Hydrauliksystems. Aufgrund dieser neuen Methode der Leitungsverlegung garantiert der Maschinenbauer eine Million Wechselzyklen. Darüber hinaus ließen sich weitere Automatisierungsaufgaben laut den Chiron-Werken künftig ohne Risiken aufgrund verdrehter Schlauchleitungen angehen.

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