Spindeln zum Senken und Bohren von Mannesmann Demag für Ihren Roboter
Spindeln zum Senken und Bohren von Mannesmann Demag für Ihren Roboter
Roboterspindeln von Mannesmann Demag bieten präzise, vibrationsarme und langlebige Antriebslösungen für automatisierte Senk- und Bohrprozesse. Diese Spindeln sind speziell auf die Anforderungen von Roboterarbeitsplätzen ausgelegt: kompakte Bauformen, hohe Drehmomentdichten, gleit- und rollende Lagerausführungen sowie spezifische Dicht- und Kühlkonzepte erlauben reproduzierbare Schnittergebnisse in Serienfertigungen und Einzelteilen gleichermaßen. Einsatzspektrum, Schnittparameter, Werkzeugaufnahmen und Anschlussarten bestimmen die Wirtschaftlichkeit jeder Zelle. Dieser Text liefert technische Orientierung zu Bauformen, Materialien, Schnittstellen, Dichtlösungen, Kühlung, Integration in Roboterkinematiken und praxisnahe Anwendungsbeispiele.
Designprinzipien und Bauformen
Mannesmann Demag Roboterspindeln sind in verschiedenen Bauformen verfügbar: schlanke Kegelgehäuse für enge Einbauräume, kurze Flanschausführungen zur direkten Roboterarmbefestigung und modulare Spindeleinheiten mit austauschbaren Köpfen. Das Spindelbett besteht häufig aus gehärtetem Stahl oder vergüteten Legierungen, um Verformung bei Dauerbelastung zu minimieren. Drehzahlen reichen von niedrigen Halb- bis hin zu hohen Vollgeschwindigkeiten; die Wahl beeinflusst Lagerung, Kühlung und Beschichtungsanforderungen. Roll- oder Präzisionsvollkugel-Lagerungen reduzieren Laufspiel und erhöhen die Lebensdauer bei hohen Quer- und Axiallasten. Für hitzeempfindliche Anwendungen sind thermisch stabilisierte Gehäusevarianten erhältlich, die Wärmeausdehnung minimieren und die Bearbeitungsgenauigkeit sichern.
Werkstoffwahl und Oberflächen
Die Spindelwelle und das Gehäusematerial sind zentrale Faktoren für Steifigkeit und Dauerhaltbarkeit. Standardmaterialien sind vergüteter Stahl, Einsatzstahl und bei korrosiven Umgebungen rostfreie Stähle (AISI 316). Für reduzierte Reibung und erhöhte Verschleißfestigkeit kommen Hartstoffbeschichtungen (TiN, DLC) an kritischen Bauteilen zum Einsatz. Kontaktflächen und Führungen sind oft gehärtet und geschliffen, um Mikrospiel zu reduzieren. Die Wahl der Beschichtung beeinflusst außerdem die Spann- und Abnutzungsverhalten bei der Verwendung von HSS- oder Hartmetallwerkzeugen.
Anschluss- und Schnittstellen
Roboterintegration erfordert standardisierte Flansch- und Werkzeugaufnahmen. Typische Schnittstellen sind HSK, ISO- oder individuell angepasste Konusaufnahmen. Elektrische Anschlüsse werden durch kompaktes Motorkabelmanagement und integrierte Drehstromantriebe realisiert; optionale Encoder (absolut oder inkremental) liefern Rückführung für Closed-Loop-Regelungen. Pneumatische und hydraulische Schnittstellen sind für interne Kühlschmierstoffzuführung oder Spannsysteme vorgesehen. Bei der Auswahl ist auf Schutzart (IP-Schutzklassen) und auf die Zugentlastung der Kabel zu achten, damit Schwenk- und Rotationsbewegungen des Roboters die Leitungen nicht beanspruchen.
Dichtungskonzepte und Kühlung
Für Senk- und Bohrprozesse, bei denen Kühlmittelkontakt häufig ist, bieten Mannesmann Demag Spindeln mehrstufige Dichtungssysteme: Labyrinthdichtungen, dynamische Elastomerabdichtungen und optional zusätzliche Abdeckscheiben verhindern den Eintritt von Kühlschmierstoffen und Partikeln in empfindliche Lagerbereiche. Bei Hochdruckkühlung sind verstärkte Dichtungslösungen und druckausgeglichene Lagergehäuse relevant. Die Kühlung erfolgt wahlweise mit Innenkühlung über die Spindelachse, externe Ringkanalspülung oder per Gehäusekühlmantel. Aktive Spindelkühlung stabilisiert thermische Längenänderungen und minimiert Wiederholgenauigkeitsfehler bei langen Serienläufen.
Schnittdaten, Werkzeuge und Prozessparameter
Für ein reproduzierbares Senkergebnis sind Vorschub, Drehzahl, Werkzeuggeometrie und Kühlschmierstoff aufeinander abzustimmen. Hartmetall-Senker gelten als Standard für hohe Standzeiten bei Stahl und Guss, während HSS-Werkzeuge in weniger abrasiven Materialien wie Aluminium oder weichen Stählen wirtschaftlich sind. Bohrprozesse mit Senkfunktion erfordern oft abgestufte Zyklen: Vorstechen, Hauptbohren, Entgraten. Spanbruchfördernde Werkzeugbeschichtungen und gezielte Spanausleitung in der Roboterzelle erhöhen Prozesssicherheit. Werkzeugaufnahmen mit integriertem Spannsystem verkürzen Rüstzeiten und reduzieren Taktzeiten.
Automationsintegration und Steuerung
Spindeln von Mannesmann Demag sind für direkte Montage am Roboterarm sowie für stationäre Einbaulösungen geeignet. Integration in Robotersteuerungen erfolgt über Standardprotokolle (EtherCAT, Profinet, CANopen) zur Drehzahl- und Leistungsüberwachung. Encoder und Temperaturüberwachung geben Zustandsdaten für Predictive Maintenance zurück. Mechanische Schnellwechselflansche und hydraulisch verriegelte Flanschadapter ermöglichen Werkzeugschnellwechsel ohne manuelles Eingreifen. Zur Verringerung von Fehlerquellen sollten Leitungswege so geführt werden, dass sie nicht in Arbeitsraum oder entlang bewegter Achsen scheuern.
Kompatibilität mit Materialien und Anwendungen
Die Spindeln decken ein breites Materialspektrum ab: Baustähle, legierte Stähle, Gusseisen, NE-Metalle wie Aluminium und Kupfer, faserverstärkte Kunststoffe und dünnwandige Bleche. Für abrasive oder schwer zerspanbare Werkstoffe sind verstärkte Lagerpakete und spezielle Schmierkonzepte verfügbar. In der Blechbearbeitung sind Spindeln mit hoher Dynamik und kurzen Einschaltzyklen gefragt, während in der Träger- und Maschinenbauteilfertigung höhere Momentenreserven und thermische Stabilität Priorität haben.
Praxisbeispiele
Fall 1 – Automatisiertes Senken an Schaltschrankblechen: Ein Roboter bestückt Blechplatten mit vorgebohrten Löchern. Die Mannesmann Demag Spindel mit Innenkühlung und HSK-Aufnahme sorgt für sauberes Senken, geringe Gratbildung und konstante Senktiefen. Die integrierte Temperaturüberwachung verhindert Überhitzung bei Serienläufen. Die Spindel ist direkt am Roboterflansch montiert, das Kabelmanagement nutzt geführte Schleppketten, um Bewegungsfreiheit zu gewährleisten. Durch standardisierte Schnittstellen lässt sich die Drehzahl über die Robotersteuerung regeln, sodass Materialwechsel im Prozessablauf automatisiert ablaufen kann.
Fall 2 – Bohren in Gussgehäuse mit Auswuchten: Bei hohen Querkräften kommen rollengelagerte Spindeln mit verstärktem Lagergehäuse zum Einsatz. Vor dem Prozess erfolgt dynamisches Auswuchten der Spindel-Werkzeug-Kombination. Die Verwendung von Hartmetallbohrern mit TiAlN-Beschichtung reduziert Verschleiß, während eine kombinierte Spül- und Absaugvorrichtung die Späne sicher entfernt. Die Spindel arbeitet in einem schwingungsdämpfenden Montageflansch, um Übertragungen in die Robotergelenke zu minimieren.
Fall 3 – Mikrobearbeitung in der Medizintechnik: Für präzise Senkungen in dünnwandigen Titanbauteilen werden thermisch stabilisierte Spindeln mit Präzisionslagern und absoluten Encodern eingesetzt. Niedrige Schnittkräfte und vibrationsarme Bearbeitung reduzieren Verzug. Eine fein dosierbare Innenkühlung minimiert Materialaufheizung und sorgt für reproduzierbare Oberflächenqualitäten.
Auswahlkriterien und Spezifikationen
Wählen Sie die Spindel nach Bearbeitungsaufgabe, Werkstoff, gewünschter Wiederholgenauigkeit und Zykluszeiten. Achten Sie auf das Verhältnis von Drehmoment zu Drehzahl, Lagerlebensdauer, Schutzart und verfügbare Werkzeugaufnahmen. Legen Sie fest, ob Innenkühlung, aktive Kühlung oder spezielle Dichtungen erforderlich sind und ob Encoder-Feedback für Closed-Loop-Prozesse benötigt wird. Zur schnellen Orientierung können folgende Auswahlkriterien herangezogen werden:
- Bearbeitungsaufgabe (Senken vs. Bohren), Werkstoff, gewünschte Oberflächenqualität, Einbauraum, Schnittdaten, Anschlussarten und Wartungsintervalle.
Service, Wartung und Ersatzteile
Regelmäßige Inspektionen der Dichtungen, Schmierstoffe und Lagerzustände verlängern die Lebensdauer. Der Einsatz von Condition Monitoring reduziert ungeplante Stillstände. Mannesmann Demag bietet Ersatzteile wie Lagerpakete, Dichtungssätze, Werkzeugaufnahmen und komplette Spindelköpfe. Dokumentierte Prüfintervalle und ein planbares Ersatzteilkonzept sind für automatisierte Fertigungszellen unerlässlich.
Weiterführende Informationen
Für technische Datenblätter, Integrationsanleitungen und Anwendungsberichte besuchen Sie bitte die Technik- und Anwendungsseiten: Technik und Anwendungsbeispiele. Dort finden Sie Spezifikationen, Anschlusspläne und Praxisberichte zur Auslegung von Roboterspindeln.
FAQs
1. Welche Spindelaufnahme ist für schnellen Werkzeugwechsel am besten?
Für schnelle und präzise Werkzeugwechsel empfehlen sich HSK-Aufnahmen durch ihre formschlüssige Verbindung und ausgezeichnete Rundlaufgenauigkeit. Alternativ bieten hydraulische oder mechanische Schnellwechselsysteme minimalen Werkzeugwechselaufwand bei wiederholgenauer Positonierung.
2. Welche Dichtungstechnologie schützt Lager bei Innenkühlung effektiv?
Kombinationen aus Labyrinthdichtungen und dynamischen Elastomerdichtungen sowie druckausgeglichene Lagergehäuse sind bewährt. Bei Hochdruck-Innenkühlung sollten zusätzlich Schutzscheiben und externe Absperrmechanismen eingesetzt werden, um Kühlschmierstoff nicht in die Lagerzone gelangen zu lassen.
3. Wie beeinflusst die Spindelwahl die Zykluszeit in der Roboterzelle?
Die Spindelwahl beeinflusst Zykluszeiten über verfügbare Drehzahlen, Beschleunigungswerte, Werkzeugwechselzeit und thermische Stabilität. Spindeln mit hoher Leistungsdichte und kurzen Ansprechzeiten sowie solche mit integrierten Schnellwechselsystemen reduzieren Taktzeiten erheblich und erhöhen die Produktivität.
