Kurvengetriebe von HEINZ

Ein Bericht von Maschine+Werkzeug über Kurvengetriebe und die Fertigung von HEINZ AUTOMATIONS-SYSTEME GmbH mit Mazak Maschinen.

Technik – Maschinen

Bearbeitungszentren – Mit der Produktion spezieller Getriebe ist die in Bensheim gegründete Heinz Automations-Systeme GmbH erfolgreich. Auch nach einer Verlagerung der Fertigung werden wieder Maschinen von Mazak eingesetzt.
Elsterwerda, im Südzipfel Brandenburgs an der Landesgrenze zu Sachsen, ist der Produktionsstandort des hessischen Familienunternehmens als eigenständige Unternehmenseinheit ›Heinz GmbH‹.

In Bensheim sind weiterhin Geschäftsführung, Vertrieb, Projektierung, Konstruktion, Arbeitsvorbereitung und Einkauf angesiedelt. Die Heinz GmbH entstand auf der grünen Wiese und umfasst heute fünf Hallen mit insgesamt rund 7000 Quadratmeter Fertigungs- und Lagerfläche. An diesem Standort ist der Hauptteil der 120 Mitarbeiter des gesamten Unternehmens tätig.

Die Heinz Automations-Systeme GmbH hat sich ganz auf die Produktion kurvengetriebener Schrittschaltgetriebe spezialisiert. Sie werden überall dort eingesetzt, wo es um präzise getaktete Bewegungen und exakte Positionierungen geht. Verbaut sind sie unter anderem in Verpackungs-, Druck-, Befüll-, Verschließ- und Sondermaschinen im Bereich der Lebensmittel-, der Pharma-, Tabak- und Automobilindustrie.

Takt und Drehmoment

Hauptkomponente dieser Getriebe sind Kurven in unterschiedlichster Bauform und Größe. Die wartungsfreien Getriebe von Heinz sind spielfrei und bieten eine hohe Wiederholgenauigkeit der Schrittbewegung. In einer Maschine montiert, sorgen sie für den Halt der Produkte an der exakt richtigen Position, innerhalb der notwendigen Bearbeitungsschritte. Trotz ihrer vergleichsweise kompakten Bauform können sie große Drehmomente übertragen. Mit Qualität und Flexibilität ist Heinz Marktführer im Bereich der Globoid-Schritttgetriebe geworden.

Grundlage des Erfolges ist die große Fertigungstiefe in der Produktion. Dies ermöglicht eine hohe Flexibilität bei der kundenspezifischen Ausführung der Getriebe und der Terminsicherung durch optimale Abläufe in der Produktion. Fertigungstoleranzen kleiner 1/100 mm hat Heinz damit ebenso in der Hand wie die termingerechte Erfüllung von Sonderwünschen seiner Kunden.

Alle funktionsbestimmenden Teile werden auf Schleifmaschinen unterschiedlicher Art endbearbeitet. Die Teile der mechanischen Fertigung umfassen im Wesentlichen Kurven, Wellen, Lagerdeckel und Gehäuse.

Vom Kurvenmechanismus, dem funktionsbestimmenden Teil der Getriebe, bis zu den Antriebs- und Abtriebswellen fertigt Heinz fast alles spezifisch nach Kundenwunsch. Insgesamt entstand so eine Vielzahl von möglichen Varianten an Schrittschaltgetrieben.

Mazak für die Gehäuse

Bei der Gehäusefertigung setzt Heinz überwiegend auf Maschinen von Yamazaki Mazak. Seit Februar dieses Jahres ist eine neue Vortex i-630V/6 im Einsatz, auf der nun etwa 80 Prozent aller Getriebegehäuse gefertigt werden. Für die exakte Funktion des Getriebes ist letztlich auch das Gehäuse mitentscheidend.

Auch die Vorgängermaschine der Vortex kam von Mazak. Die alte HV630 war nach 14 Jahren intensivem Einsatz ausgemustert worden. »Selbst bei guter Pflege muss man irgendwann sagen, die Maschine wird jetzt ausgetauscht«, kommentiert Karsten Loch, Fertigungsleiter der Heinz GmbH, die Neuanschaffung. Die neue Vortex ist bereits die 15. Mazak-Maschine für Heinz.

Bearbeitung von Guss

Vor allem das zu bearbeitende Gussmaterial setzt den Maschinen auf Dauer zu. Dem wurde auch beim neuen Bearbeitungszentrum Rechnung getragen: Die Vortex ist mit aufwendigen Reinigungsstufen für den Kühlschmierstoff ausgestattet. Das erste Fazit von Karsten Loch fällt sehr positiv aus: »Die neue Maschine ist schneller, moderner und hat eine andere Konfiguration. Obwohl wir noch beim Einfahren sind, fertigen wir bereits um zehn Prozent schneller als zuvor.«

Auch den niedrigeren Energieverbrauch der Vortex würdigt Karsten Loch als Pluspunkt. Mit ihrer hohen Steifigkeit ermöglicht es die Vortex, höhere Vorschübe zu fahren. Die Maschine ist auch etwas größer als die alte HV630. Mit ihren längeren Verfahrwegen können nun auch größere Gehäuse auf dieser Maschine gefertigt werden. Bei einer maximalen Höhe von 1400 mm können Werkstücke einen Durchmesser bis zu 1250 mm haben. Die Verfahrwege in X-, Y- und Z-Richtung betragen 1425 x 1050 x 1050 mm.

Schon am alten Standort in Bensheim waren zwei Mazak-Maschinen im Einsatz. Aufgrund der guten Erfahrungen, die damit gesammelt wurden, setzte das Unternehmen in Elsterwerda von Anfang an wieder auf die als sehr zuverlässig bewerteten Maschinen. Auch das gute Preis-Leistungs-Verhältnis und der Mazak-Service spielten dabei eine Rolle, wie Fertigungsleiter Loch erläutert: »Kleinigkeiten können über die Telefon-Hotline geregelt werden. Ersatzteile sind im Bedarfsfall auch schnell da, die Monteure ebenfalls. Die sind qualifiziert und wissen, was sie machen. Man kann nur sagen: Top.«

Betreut wird Heinz von Mazaks Vertriebsingenieur Andreas Brosche. Er weist auf einen besonderen Service des Herstellers hin: »Mazak liefert ein Leben lang Ersatzteile. Wenn bei uns ein Kunde eine 30 Jahre alte Maschine im Einsatz hat, bekommt er dafür meist noch alle Teile.« Vor einiger Zeit hat Mazak seine Serviceeinsätze noch kundenfreundlicher gestaltet. Egal wo nun der Kunde seine Fertigung hat und von wo der Techniker auch anfährt, muss nur die Strecke vom nächstgelegenen Servicezentrum aus bezahlt werden, was in diesem Fall für die Heinz GmbH Leipzig ist.

Kompatible Steuerung

Auch Steuerungen werden nicht abgemeldet. Neue Steuerungsentwicklungen sind bei Mazak immer abwärtskompatibel. In der Praxis ist das durchaus von Bedeutung, bestätigt Karsten Loch: »Als die Vortex kam, konnten wir die Programme von der Vorgängermaschine problemlos übernehmen. Mit neuen Funktionen kamen unsere Mitarbeiter gut zurecht. Das alleine wäre schon ein Grund gewesen, bei Mazak zu bleiben.« Er schätzt auch die leichte Programmierung für die Bediener. »Die Maschine lässt sich schnell und einfach programmieren, das ist ebenfalls wichtig für uns«, so Loch.

Schneller als mit CAD

Das Unternehmen arbeitet zwar mit einem CAM-System, setzt es an der Vortex aber nicht ein. »Das ist hier nicht nötig. Bei der Programmierung der Gehäusebearbeitung direkt an der Mazatrol-Steuerung der Maschine sind unsere Leute schneller als mit dem CAM. Das ist ein ganz großer Vorteil von Mazak.« Wirtschaftlich ist der Verzicht von CAM an dieser Maschine auch deshalb, weil es während der Programmierung keinen Stillstand gibt, da hierzu die Laufzeiten genutzt werden.

Dabei hilft das Palletech, ein flexibles Fertigungssystem (FMS) von Mazak. Heinz hat den Sechsfach-Palettenwechsler mit erweiterbarem Linearspeicher gleich mitgeordert. Das erlaubt auch eine mannlose dritte Schicht, denn die Vortex ist bereits wieder voll ausgelastet. Für die Programmierung des Palettenwechslers gab es eine separate Schulung.

Sicher durch die Nacht

Mit einem Messtaster von Renishaw kann das Werkstück direkt auf der Maschine vermessen und gegebenenfalls korrigiert werden. Eine Werkzeugbruchkontrolle ist bei der Mazak-Maschine von Haus aus dabei. Prozesssicherheit ist dem Anwender vor allem in der Nachtschicht wichtig. Je nach Größe dauert die Bearbeitung eines Getriebegehäuses 20 bis 90 Minuten.

Mit der neuen Vortex ist über die kompakte B-Achse nun auch Fünf-Achs-Simultanbearbeitung möglich. Für Heinz ist das allerdings eher eine Zukunftsoption. »Dazu müssten wir einen konkreten Anwendungsfall haben«, so Karsten Loch, »aber den haben wir momentan nicht in unserem Teilespektrum.« Bevor Mazak mit seiner Vortex i-630V/6 zum Zug kam, hat Heinz Vergleiche am Markt angestellt. In der engeren Auswahl waren noch äquivalente Maschinen in ähnlicher Konfiguration von zwei deutschen Herstellern.

»Am Ende war es das Gesamtpaket, das für Mazak den Ausschlag gab«, verrät Karsten Loch. Neben guten Erfahrungen, Service und Steuerung gehörte dazu auch der Eindruck von der Vortex. »Die gesamte Maschine überzeugt mit ihrer hohen Steifigkeit, der Fräskopf machte auf Anhieb einen soliden Eindruck«, so Loch.

Versteckte Werte

Über diesen Fräskopf gibt es noch eine Verbindung zwischen Heinz und Mazak: In seinem Inneren versieht der gleiche Getriebetyp seinen Dienst, der auch in Elsterwerda gebaut wird. »Bei Mazak nennen wir es CAM-Roll-Getriebe«, erläutert Andreas Brosche. Dieses Getriebe sei zwar nicht die günstigste Lösung, habe sich in der Praxis aber gut bewährt und führe zu einem geringeren Wartungsaufwand an den Maschinen. Den Unterschied könne man zwar am Kopf von außen nicht erkennen, sein Getriebe sei aber ein Alleinstellungsmerkmal für Mazak. Im Maschinenpark von Heinz ist nicht nur die neue Vortex mit so einem Fräskopf ausgestattet, sondern auch die ebenfalls noch recht neue Mazak Integrex e-420H II.

»Meines Wissens wurde so ein Getriebe an unseren Maschinen noch nie gewechselt«, sagt Brosche. »Weil es auch hohe Kräfte aushält, gilt es als unkaputtbar.« Karsten Loch kann das bestätigen: »Wenn an einer Maschine unserer Kunden mal ein Schaden eintritt, dann reißen eher die Wellen ab, die aus dem Getriebe herauskommen, bevor das robuste Getriebe selbst Schaden nimmt.«

www.mazakeu.de
www.heinz-automation.de

Fakten

Kurvengetriebe greifen die Form einer bewegten Kurve ab und leiten sie an andere Getriebeelemente weiter. Aufgrund des zwangsgesteuerten Bewegungsablaufs der Kurve ergibt sich ein sanftes Beschleunigen und Verzögern bei hoher Positioniergenauigkeit ohne summierende Fehler. Sie werden daher bei Prozessen eingesetzt, welche ein präzises Takten erfordern.