Stahlflex®-Plus-S - die Schutzabdeckung mit erhöhter Durchschlagsicherheit

Stahlflex®-Plus-S - die Schutzabdeckung mit erhöhter Durchschlagsicherheit

Bei der Gestaltung von Abdecksystemen für moderne, spanende Werkzeugmaschinen, bei denen im Kollisionsfall oder bei Materialfehlern Bruchstücke mit hoher Energie von rotierenden Werkzeugen oder Werkstücken geschossartig fortgeschleudert werden können, muss das Bedienpersonal geschützt werden. Die MöllerWerke GmbH, ein Unternehmen der MöllerGroup GmbH & Co. KG mit einer fast 300-jährigen Industriegeschichte, betreibt seit vielen Jahren die konsequente Entwicklung und Weiterentwicklung von Schutzabdeckungen, Abdecksystemen und Materialien für Werkzeugmaschinen. So waren die eingeschweißten Kunststoffführungsrahmen, deren Stabilisierung durch Sicken, die Bestückung von Faltenbälgen mit Metalllamellen, der Einsatz von Prallblechen und die faltenbalglosen Abdeckungen folgerichtige, wichtige Entwicklungsschritte zur Produktfamilie Stahlflex®, die sich in der Praxis bestens bewährt hat. Durch die stetig steigenden Bearbeitungsgeschwindigkeiten und das ständige Bestreben nach einer Effizienzerhöhung von Werkzeugmaschinen, werden Kräfte erzeugt, die nur noch schwer beherrschbar sind. So kann beim Bruch eines Werkstücks oder Werkzeugs ein Szenario entstehen, das höchst gefährlich für das Bedienpersonal und die Menschen in der Umgebung der Maschine sein kann. In der heutigen Zeit versucht man, diese Problemstellung durch massiv ausgeführte Schutzkabinen oder Maschineneinhausungen zu lösen. Diese Art des Durchschlagschutzes ist sehr kosten- sowie materialintensiv und nicht immer realisierbar. Fehlt allerdings eine solche Kabine (partiell) oder ist es nicht möglich, diese durchschlagsicher zu gestalten, kann es Aufgabe der an der Maschine angebrachten Schutzabdeckungen sein, die möglichen Bruchstücke aufzufangen. Derartige Schutzabdeckungen müssen dann durchschlagsicher ausgelegt werden. Je nach Maschinenart sind dabei unterschiedliche Widerstandsklassen einzuhalten, die beispielsweise in den Normen bzw. Normentwürfen DIN EN 13218, 13128, 12415 und 12417 näher beschrieben sind. Aber auch für die Einhaltung höherer Widerstandsklassen sollte die Eigenmasse der Abdeckungen, die sich durch die heute üblichen Beschleunigungen und Geschwindigkeiten der einzelnen Achsen negativ auf den Verschleiß innerhalb der Maschine und das Bearbeitungsbild auswirken kann, nicht unzulässig erhöht werden.

Stand der Technik sind heute durchschlagsichere Schutzabdeckungen, schwere Stahlteleskopabdeckungen sowie Lamellenabdeckungen mit rückseitig angebrachten Fanggeweben. Diese Fanggewebe bestehen aus gefaltetem, hochfestem Gewebe, in der Regel Para-Aramidgewebe (z.B. Kevlar®) und können bei Bedarf auch mehrlagig ausgeführt werden. Aufwändig bei der Nutzung von ein- oder mehrlagigen Fanggeweben hinter der eigentlichen Abdeckung ist es, ein geordnetes Faltverhalten zu erreichen und das vorgegebene Höhenaufbaumaß für die Abdeckung einzuhalten. Die schweren Stahlteleskopabdeckungen haben einen ganz entscheidenden Nachteil: ihr hohes Gewicht behindert die Maschinendynamik. Lamellenabdeckungen mit Fanggeweben sind zwar im Vergleich wesentlich kompakter und leichter und damit für schnelle Maschinenbewegungen geeignet, sind aber in der Herstellung relativ aufwändig und teuer.

Die MöllerWerke GmbH hat sich die Aufgabe gestellt, eine vergleichsweise leichte Schutzabdeckung mit erhöhter Durchschlagsicherheit zu entwickeln, die relativ einfach und kostengünstig herstellbar ist und durch konstruktive Variation problemlos die Anforderungen der unterschiedlichen Widerstandsklassen erfüllt. Außerdem soll sie in den unterschiedlichsten Formen (I-Form, L-Form, U-Form, …) ausführbar sein. Die als Lösung entwickelte Schutzabdeckung kommt völlig ohne Fanggewebe aus und bietet die hohe Lamellenvorspannung und Spandichtheit der bewährten Stahlflex®-Abdeckung. Sie besteht aus abgewinkelten Blechen, die mit Federelementen verbunden sind und jeweils eine Federstahllamelle tragen (Bild 1). Die Blechelemente werden, je nach geforderter Durchschlagsicherheit, in unterschiedlichen Wandstärken ausgeführt und bilden die stabile Tragstruktur der Abdeckung. Die abgewinkelten Bleche werden beim Zusammenschieben der Abdeckung aneinander gestapelt, nach ähnlichem Prinzip wie bei stapelbaren Bechern. Die elastischen Verformungen in der Abdeckung werden fast vollständig von den jeweils angebrachten Federstahllamellen aufgenommen. Da sich die Tragbleche bei der Verfahrbewegung der Schutzabdeckung im Querschnitt nicht verformen, können sie bei Bedarf mit den Blechen angrenzender Flächen fest verbunden werden. Dadurch wird die Schwachstelle der bisher eingesetzten, mehrflächigen, durchschlagsicheren Lamellen-Schutzabdeckungen im Eckbereich eliminiert. Zwischen den Lamellen und den Tragblechen, die jeweils ein Abdeckelement bilden, ergibt sich im gestreckten Zustand der Schutzabdeckung eine Pufferzone zur Umwandlung der kinetischen Energie des geschossartig weggeschleuderten Bruchstücks. Zur Verbindung der Tragbleche untereinander werden geeignete Federelemente aus Metall oder Kunststoff eingesetzt. Das Gewicht der Abdeckelemente wird durch Gleit- oder Rollenführungselemente auf Führungsschienen abgefangen.

Die Vorteile dieses neuen Abdecksystems sind die individuellen Anpassungsmöglichkeiten an die Wünsche des Werkzeugmaschinenherstellers, die Auswahl der technisch möglichen, gewünschten Widerstandsklasse und die vergleichsweise geringen Kosten. Ein besonderer Vorteil ist die Möglichkeit, dieses Abdecksystem auch über Kopf, im Bereich des Maschinendaches einzusetzen. Bei Überkopfmontage werden durch die spezielle Schwerpunktlage die Lamellen gegeneinander gepresst. Es muss daher durch die Federelemente keine besondere Vorspannkraft aufgebracht werden, um die Lamellen zu schließen. Diese neuen Stahlflex®-Plus-S-Abdeckungen können Sie erstmals auf der EMO 2013 in Hannover sehen.

Autoren:
Dr.-Ing. Horst Lappert
Dipl.-Ing. Bernd Redeker
Dipl.-Ing. Karsten Vogt

www.moellerwerke.de