Hema-Maschinenschutz Ein Maßanzug für die Fräsmaschine

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HEMA Maschinen- und Apparateschutz GmbH

Heidrive GmbH

CADFEM Germany GmbH

Oberstes Gebot: Customizing. Für einen Kunden hat die Hema Maschinen- und Apparateschutz GmbH ein maßgeschneidertes Schutzsystem über mehrere Achsen für eine ganz spezielle Werkzeugmaschine entwickelt.

Eine flexible, sich ziehharmonikaartig zusammenfaltende Abdeckung, die bewegliche, mechanische Maschinenteile schützt – das ist der Definition gemäß ein Faltenbalg. Hema stellt seit 45 Jahren solche Schutzsysteme für Werkzeugmaschinen und andere Anwendungen her.
 Der Produktbereich Schutzsysteme umfasst ein breites Produkt-Portfolio. Faltenbälge in unterschiedlichen Geometrien und Ausführungen, in praktisch allen gewünschten Größen und aus verschiedenen Materialien bilden hier die Basis. Elastic-Faltenbälge werden beispielweise als Griffschutz für Hubtischanwendungen eingesetzt oder in einer rundgenähten Ausführung zum Schutz von Spindeln und Wellen.
 Werden die Faltenbälge in der spanenden Fertigung eingesetzt, kommen Samurai-Faltenbälge zum Einsatz. Dieser Faltenbalgtyp ist besonders unempfindlich gegen heiße, scharfkantige Späne. Durch an der Oberkante der Falten befestige Edelstahllamellen wird das robuste Balgmaterial gegen Späneflug geschützt. Auch können spezielle öl-, laugen-, und säurebeständige Materialien sowie temperaturbeständige bis zu 300° C eingesetzt werden.

Hema bietet Größe und Geometrie nach Kundenwunsch

Bei den Größen und Geometrien der Faltenbälge sind den Kundenwünschen praktisch keine Grenzen gesetzt. Neben einzelnen Faltenbälgen fertigt Hema auch komplexe, einbaufertige Systeme für Rückwände, Dachabdeckungen oder andere Bereiche im Arbeitsraum der Maschine. Hier werden neben Faltenbälgen und deren Führungen für mehrere Achsen auch weitere Komponenten wie Spindeldurchführungen oder Abstreifer bereits montagefertig integriert.Alle diese unterschiedlichen Komponenten produziert Hema stets auf individuelle Anforderung der Kunden. Nicht nur zu den Abmessungen und Einbaubedingungen, auch zur verlangten Schutzwirkung und der daraus folgenden Konstruktion und Materialauswahl tritt Hema vor der Konstruktion und Produktion der Faltenbälge in einen intensiven Austausch mit dem Kunden.

Drei große Herausforderungen für das Engineering

Mit sehr speziellen Anforderungen meldete sich ein Maschinenhersteller bei Hema. Es handelte sich um einen Bestandskunden, der bisher einzelne Faltenbälge bezogen hatte. „Bei diesem neuen Auftrag ging es um viel mehr als das“, erzählt Dietmar Loster, Leiter Konstruktion Schutzsysteme bei Hema. Drei große Herausforderungen beschäftigten dabei die Spezialisten bei Hema: Es galt, ein komplexes Schutzsystem zu entwickeln, in dem verschiedene Komponenten zusammenspielen; dieses System sollte eine beachtliche Größe haben; und die Lieferung war nicht in Einzelteilen, sondern in wenigen vormontierten Baugruppen gewünscht.
 Benötigt wurde dieses Schutzsystem für eine spezielle Fräsmaschine. Sie arbeitet hochpräzise, verwendet sehr feine Fräser und wird mit einer hohen Schnittgeschwindigkeit betrieben. Dadurch entstehen besonders hohe Oberflächenqualitäten, wie sie sonst nur per Schleifen zu erzielen sind. In einem längeren Prozess mit mehreren Briefing- und Abstimmungsrunden entwickelte Hema eine individuell zugeschnittene Lösung für diese Anwendung – sozusagen einen Maßanzug für die Fräsmaschine.

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Intensiver Austausch in der Projektphase

„Zunächst waren wir vor Ort und haben uns die Maschine persönlich angesehen“, berichtet Loster. Dann erhielt Hema vom Kunden ein reduziertes 3D-Modell der Maschine, aus dem alle Größen, Geometrien, die Einbaulage und die verlangten Funktionalitäten der Schutzeinrichtung hervorgingen. Daraufhin konzipierten die Konstrukteure von Hema die benötigten Komponenten, erarbeiteten die Konstruktion und führten alles in einem Gesamtsystem zusammen. Das Ergebnis dieser Projektierungsarbeit war ein 3D-Modell der Schutzeinrichtung, das in mehreren Abstimmungsrunden mit dem Kunden finalisiert wurde.
 Und woraus besteht nun diese Schutzeinrichtung? „Wir haben sozusagen eine komplette innere Verkleidung der Maschine konzipiert“, beschreibt es Loster. „Eine Auskleidung des Arbeitsraumes der Maschine.“ Zahlreiche Bauteile hat Hema dafür in ein System integriert, neben Faltenbälgen waren dies Dachabdeckungen, Verkleidungsbleche und Führungsschienen.

Gut gesicherter Arbeitsraum mit Zugängen

Faltenbälge mit einer Verstärkung durch Edelstahllamellen schützen direkt im Arbeitsraum vor Spänen und Kühlschmierstoff. Sollten doch noch Späne und Kühlschmierstoffe eindringen, werden sie über Drainage-Öffnungen in den Arbeitsraum zurückgeleitet. Für die Dachabdeckung wurden Doppeljalousien eingesetzt, die Führungen liegen gut abgesichert dazwischen. „Dadurch haben wir eine Art Labyrinth-Dichtung nach außen geschaffen“, erklärt Loster.
 Das so entstandene Schutzsystem kleidet nun den gesamten Arbeitsraum der Maschine aus. Die verbauten Faltenbälge bieten aber auch verschiedene flexible Zugänge – natürlich für die nach unten ragende Arbeitsspindel, aber auch die Möglichkeit, von oben mit einem Beladungskran in den Arbeitsraum zu gelangen. Durch das besondere, elektrisch betätigte Verschlusssystem wird die vordere Dachabdeckung zum Öffnen von der Kabinenwand gelöst und als Block von der Maschine beim Verfahren mitgenommen.

Ein Schutzsystem von vier Metern Länge

Das komplexe Zusammenspiel der verschiedenen Schutzkomponenten war die eine, die Größe des gesamten Systems die nächste Herausforderung. Bei 2,5 m Breite, vier m Länge und 1,5 m Höhe kam statischen Überlegungen eine besondere Bedeutung zu. Bei den Führungsschienen etwa setzte Hema 5-mm-Stahlbleche ein, eine für den Sicherheitsspezialisten eher ungewöhnlich kräftige Materialstärke. Die Verkleidungsbleche mussten immer wieder in ausgeklügelten Konstruktionen verstärkt werden, sollten sie doch nicht nur stabil, sondern auch plan und glatt sein, weil darauf ein Abstreifer arbeiten muss.
„Um den Monteuren unseres Kunden ihre Arbeit schließlich möglichst einfach zu machen, liefern wir unser Schutzsystem in einigen wenigen vormontierten Baugruppen“, berichtet Dietmar Loster. Im Hema-Werk im hessischen Seligenstadt wird auf der Basis des abgestimmten 3D-Modells ein Prototyp gefertigt, und die einzelnen Komponenten werden montiert. Da für den Aufbau der Komponenten nicht die Kundenmaschine zur Verfügung steht, muss mittels improvisierter Vorrichtungen das Zusammenspiel der einzelnen Bauteile simuliert werden. „So sehen wir, ob alles passt und alle Bohrungen exakt sind.“ Erst dann geht der Prototyp zum Testen an den Kunden – und eine ganz besondere Fräsmaschine erhält ihren ganz speziellen Maßanzug. 

Renate Bergk ist Konstrukteurin Schutzsysteme bei Hema.