NUM AG: Beschleunigte Zahnradfertigung für Windturbinen

14.09.2011Redakteur: Bernhard Herzog

>> Mithilfe der hochentwickelten Software für Wälzstossmaschinen und der Hardware für die Bewegungssteuerung von Num wurde eine alte Wälzstossmaschine mit manueller Steuerung auf heutige Steuerungsstandards gebracht. Die fünfachsige Maschine von Stanko wird durch ein Num-Axium-Power-CNC-System gesteuert, das durch Verfahren des elektronischen Getriebes die Rotationsfräse, den Zahnradrohling und die Hubachsen synchronisiert. Es umfasst ebenfalls ein innovatives und programmierbares Austauschsystem der Hubachse.

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Mithilfe der hoch entwickelten Software für Wälzstossmaschinen und der Hardware für die Bewegungssteuerung von Num wurde eine alte Wälzstossmaschine mit manueller Steuerung auf heutige Steuerungsstandards gebracht. (Bild: Num AG)

her. Die Wälzstossmaschine wurde vom Unternehmen DePe Gear Company erworben, das sich auf den Bereich Entwicklung, Herstellung und Modernisierung von Zahnrädern und Getrieben für eine breite Palette von Industrie- und Wirtschaftsanwendungen spezialisiert hat. Dazu zählen u.a. die stahlverarbeitende Industrie sowie die Eisenbahn-, Bergbau-, Stein- und Luftfahrtindustrie. Das Unternehmen betreibt in seinem Fertigungsbetrieb in Stoke-on-Trent eine beträchtliche Anzahl an Verzahnungs-, Wälzstoss- und Zahnradschleifmaschinen und ist bereits mit Num vertraut, da drei der aktuellen Verzahnungsmaschinen mit Num-Axium-CNC-Systemen und Num-Gear-Software ausgestattet sind. In diesem besonderen Fall kaufte DePe Gear Company ursprünglich die russische Wälzstossmaschine von Stanko für die Herstellung grosser Innenverzahnungsräder für die Windkraftindustrie und beauftragte das Werkzeugmaschinenbau-Unternehmen Euro CNC mit der Ausführung der erforderlichen Modernisierungsmassnahmen.

Spezialist für Retrofitting

Euro CNC ist auf die Nachrüstung, den Umbau und die Aufrüstung von Maschinen spezialisiert. Hierbei werden häufig manuelle Maschinen mit CNC-Teil- oder -Komplettsystemen ausgestattet. Daher arbeitet das Unternehmen eng mit Num zusammen und bietet Num den Zugriff auf die aktuellste CNC-Technologie, Steuerungssoftware, digitale Antriebe und Motoren. In den letzten Jahren hat Euro CNC ein beträchtliches Fachwissen über Werkzeugmaschinen für die Zahnradfertigung erworben und bearbeitet mittlerweile eine breite Palette an Walzfräs- und Wälzstossmaschinen.

Euro CNC hat schnell festgestellt, dass trotz der komplett mechanischen Betriebsfähigkeit der Maschine eine Ausstattung mit neuen Motoren und Antrieben, einschliesslich digitalen Hochleistungseinheiten für alle Achsen, in Kombination mit einem CNC-System, das für mehr Flexibilität im Einsatz sorgt, sowie einer individuellen Bedienoberfläche als Ersatz für die veraltete mechanische Schaltanlage grosse Vorteile bringen.

Neuer Ansatz für Bewegungssteuerung

Bei herkömmlichen Wälzstossmaschinen wird eine komplexe nockengetriebene «drehende» Achsanordnung eingesetzt, bei der das Schneidewerkzeug während des Schnitts am Zahnradrohling entlang bewegt wird, wobei der Hub mit der Drehung des Werkzeugs und des Rohlings synchronisiert werden muss. Dieser Ansatz birgt zahlreiche Nachteile: Es werden bis zu drei Bewegungsachsen eingesetzt, wobei jede Achse einen Fehler aufweisen kann. Darüber hinaus ist die Einrichtung äusserst schwierig und zeitaufwendig und entspricht daher nicht den Anforderungen für einen schnellen und flexiblen Wechsel, den die moderne Fertigung verlangt. Daher hat Euro CNC eine vollständig neue Form der Hubachse entwickelt, die auf einem vollständig programmierbaren Linearaktor basiert. Die Endstellung, die Länge und die Geschwindigkeit des Hubs können mithilfe der Softwaresteuerung beliebig geändert werden. Neben der Hubachse weist die Wälzstossmaschine drei Drehachsen auf, die für die Drehung des Schneidewerkzeugs und des Zahn-radrohlings und den Rückzug des Schneidewerkzeugs beim Anstieg zuständig sind. Ausserdem besitzt sie einen Linearpositionierer auf der Basis eines Motors und einer Kugelumlaufspindel, der den Zahnradrohling zum Schneidewerkzeug fährt. Sämtliche Achsen werden durch Num-Drive-C-Servoantriebe und bürstenlose Num-Motoren gesteuert.

Eigene Bedienoberfläche für Wälzstossmaschinen

Euro CNC hat sich für die Steuerung aller fünf Maschinenachsen für den Einsatz eines Axium-Power-CNC-Systems entschieden, das mit einem industriellen PC von Num und einem grossen berührungsempfindlichen Bildschirm vernetzt ist. Die Software enthält das leistungsstarke Num-Gear-Paket, wird in diesem Fall jedoch hauptsächlich für die Bereitstellung der Funktionen des elektronischen Getriebes verwendet, um die Drehung des Schneidewerkzeugs und des Zahnradrohlings sowie die linearen Hubachsen zu synchronisieren. Die Bedienoberfläche für die Wälzstossmaschine wurde im Wesentlichen mit einer speziellen Version der PC-ProCam-Software von Num erstellt, die in Zusammenarbeit mit Euro CNC und der Num-Niederlassung in den USA speziell für diesen Anwendungstyp entwickelt wurde. Da die Software eine hochgradig intuitive grafische Benutzeroberfläche, die allgemeine Begriffe des Wälzstossens verwendet, mit einer «dialogorientierten» Programmierung kombiniert, kann sie äusserst schnell auch von Bedienern beherrscht werden, die mit CNC-basierten Maschinen nicht vertraut sind.

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NACHGEFRAGT

Kurzinterview mit Jan Koch, Num AG, Teufen

Die Windenergie soll in den nächsten Jahren – glaubt man den Prognosen – einen eigentlichen Boom erleben. Welche Bedeutung hat dieser Markt für Sie als CNC-Anbieter?

Jan Koch: Seit einiger Zeit steigt die Nachfrage nach der von uns angebotenen Lösung «NUMgear» an. Uns ist bewusst, dass diese Entwicklung zumindest teilweise mit dem stark zunehmenden Bedarf an qualitativ hochwertigen Getriebeteilen für Windturbinen zusammenhängt. Die Entwicklung der Verkaufs- und Prognosezahlen für «NUMgear» war und ist in Europa und Nordamerika extrem positiv. Den stärksten Anstieg verzeichnen wir jedoch in Asien. Insbesondere China stellt enorme Ressourcen für den Ausbau der Windenergieerzeugung zur Verfügung und hat dieses Anliegen zu einer der wichtigsten Prioritäten für die kommenden Jahre erklärt. Num ist seit Jahren ein bedeutender Lieferant von CNC-Komplettlösungen für die beiden grössten Maschinenbauunternehmen, die in dieser Branche am chinesischen Markt aktiv sind. Deshalb erwarten wir, dass die bereits jetzt sehr positive Entwicklung noch weiter an Dynamik gewinnt. Die bisherigen Geschäftsverläufe trugen ganz erheblich dazu bei, dass wir in den letzten drei Jahren unseren Umsatz in China um mehr als 200 % steigern konnten – und das im Vergleich zum Boom-Jahr 2008.

Beim beschriebenen Projekt waren mehrere Unternehmen beteiligt. Ist das eine «Standard-Situation» für Num?

J. Koch: In diesem Fall handelte es sich primär um eine Kooperation zwischen unserem Partner Euro CNC und Num UK, die gezielt an die Bedingungen unseres Kunden DePe Gear Ltd. angepasst war. Bei einem Nachrüstungsprojekt wie diesem kommt es häufig zu einer direkten Zusammenarbeit zwischen einem Anwender, einem Unternehmen mit Branchenwissen, das auch über das erforderliche Know-how im Bereich Maschinenbau verfügt, und dem lokalen NTC (Num Technology Centre). Nachrüstungen sind insbesondere im Getriebebereich für den Anwender sehr interessant. Eine mögliche Nachrüstung bzw. Modernisierung einer bereits vorhandenen manuellen Maschine kann eine sehr gute Lösung sein, in deren Ergebnis die neu konfigurierte Einheit mitunter sogar die Leistung fabrikneuer Maschinen übertrifft. Aber im Tagesgeschäft arbeiten wir hauptsächlich sehr eng mit unseren OEM-Kunden zusammen. Gemeinsam mit ihnen sind wir bemüht, Maschinen und Lösungen zu entwickeln, die sich durch herausragende Leistungen und Funktionen auszeichnen. Schliesslich verbessern wir damit auch die Chancen des OEM, seine Kunden von seiner Lösung zu überzeugen. Diese Herangehensweise steht ganz im Einklang mit unserer Mission: Num-CNC-Lösungen verhelfen Maschinenbauern zu einem Wettbewerbsvorteil.

Wo liegt der Hauptvorteil von Num als Schweizer Unternehmen bei solchen internationalen Projekten? Wie wichtig ist das Label «Swiss made»?

J. Koch: Nach unserer Überzeugung steht dieses Label weltweit für hohe Qualität, wirtschaftliches Augenmass, Hochtechnologie und herausragende Ingenieurskunst. Wir erleben immer wieder, dass die hohe Qualität unserer technologischen Entwicklungen und Lösungen von Anfang an als selbstverständlich vorausgesetzt wird. Es ist dann an uns, diesen hohen Erwartungen mit Tatsachen gerecht zu werden. Klar ist aber, dass das Label «Swiss made» einen positiven Beitrag zur Reputation der Marke Num leistet.

Ist die Nachrüstung von CNC-Steuerungen für ältere Maschinen für Num ein wichtiges Standbein? Weist die Num-CNC hierfür besondere Stärken auf?

J. Koch: Aus rein wirtschaftlicher Sicht haben Nachrüstungen im Vergleich zum OEM-Geschäft eher nicht die oberste Priorität. Mit Nachrüstungen setzen wir aber unser Versprechen um, für unsere Produkte über den gesamten Lebenszyklus hinweg Unterstützung zu gewähren. Zusammen mit unseren weltweiten Partnern aus dem Nachrüstsegment können wir auch auf diesem Gebiet leistungsstarke Angebote unterbreiten. Ein wichtiges Verkaufsargument ist dabei die Offenheit unseres Systems. Sie gestattet uns, die Bedienoberfläche und den Funktionsumfang ganz an die Bedürfnisse des Kunden anzupassen. Häufig legt der Anwender fest, welches CNC-System zu nutzen ist. Deshalb versuchen wir auch in diesem Geschäftsfeld, den entscheidenden Schritt weiter zu gehen, um das Vertrauen unserer Kunden zu gewinnen. Denn Vertrauen spielt auch dann eine grosse Rolle, wenn der Kunde sich für das Steuerungssystem seiner nächsten neuen Maschine entscheiden muss.

Welches sind für Sie zurzeit die drei wichtigsten Trends im CNC-Bereich?

J. Koch: Aus der Perspektive unserer derzeitigen und zukünftigen Kunden sind das Offenheit, Flexibilität und einzigartige technologische Lösungen. Grundlage hierfür sind jedoch unsere Basisprodukte und Lösungen sowie unser allgemein hohes Leistungsvermögen. Dazu gehört auch, den neuesten Trends in Bezug auf Sicherheit, Energieeffizienz und kompakte Baugrösse entsprechen zu können.

Zeiteinsparungen bei Einrichtung und Betrieb

Die modernisierte Wälzstossmaschine von Stanko wurde kürzlich in den Niederlassungen von DePe Gear Company in Stoke-on-Trent aufgestellt. Abgesehen von geringfügigen Anfangsschwierigkeiten funktioniert sie einwandfrei. Nigel Parker, Technischer Leiter von DePe Gear Company, betont: «Wir setzen die Wälzstossmaschine bei einer Vielzahl von Innenverzahnungen, einschliesslich bei Stirnrädern für Getriebe von Windturbinen, und vielen Keilverzahnungen ein. Auch wenn es für quantifizierte Daten noch zu früh ist, sehen wir definitiv eine Verringerung der Zeiten für Einrichtung und Betrieb. Wie bei unseren anderen CNC-Maschinen besteht der grösste Vorteil in der enormen Vielseitigkeit des volldigitalen Ansatzes, der uns per Softwaresteuerung den problemlosen Wechsel zwischen den verschiedenen Zahnradtypen ermöglicht. Maschinenbediener müssen nicht mehr die Anzahl der geschnittenen Zähne zählen, sondern drücken einfach im Menü auf den entsprechenden Knopf, was zur Maximierung des Durchsatzes beiträgt.»

Tim Clarke, Leiter von Euro CNC: «Wir arbeiten nunmehr seit fünf Jahren mit Num und wissen, dass deren CNC-Produkte extrem zuverlässig sind. Wir profitieren auch vom hervorragenden Support der Niederlassungen in Grossbritannien und haben kürzlich dieselben Erfahrungen mit Num USA gemacht. Bisher haben wir PC ProCam auf etwa 25 Maschinen installiert, und zwar eher auf Zahnradfräsmaschinen als Wälzstossmaschinen, und sind über das positive Feedback unserer Kunden hocherfreut.» <<

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