Verwindungssteife Präzisionsgetriebe

Andreas Mühlbauer,

Präzise Getriebe für das Freiformbiegen

Hohe Positioniergenauigkeit und Reproduzierbarkeit durch reduziertes Spiel und hohe Verdrehsteifigkeit gepaart mit der Möglichkeit der individuellen Optimierung für besondere Einbausituationen – dies sind die Ansprüche an die Planeten- und Winkelgetriebe in 6-Achs-Freiformbiegemaschinen. Dadurch ermöglichen die Getriebe die präzise Umformung von Rohren und Profilen bei hoher Bearbeitungsgeschwindigkeit. 

Um in höchster Genauigkeit umformen zu können, setzt J. Neu in ihren Freiformbiegemaschinen auf besonders spielarme, verdrehsteife und drehmomentdichte Wittenstein-Getriebe. © Wittenstein alpha

Planeten- und Winkelgetriebe für alle Achsen und Anforderungen – das bietet das Portfolio von Wittenstein Alpha. Dieses reicht vom Basic- und Value- bis in das Advanced- und Premium-Segment und deckt die unterschiedlichsten technischen und wirtschaftlichen Leistungsanforderungen ab, sodass Maschinenbauer in der Lage sind, ihre jeweiligen Applikationen technisch passend und wirtschaftlich stimmig umzusetzen. Wie beispielsweise die J. Neu GmbH, ein Hersteller von Rohr- und Profilbearbeitungsmaschinen. „Hochwertigkeit und Leistungsdichte, insbesondere ausgedrückt in minimalem Verdrehspiel, Verdrehsteifigkeit, Dynamik, Drehmoment und kompakter Bauform, sind die entscheidenden Vorgaben an die Getriebe für unsere Freiformbiegemaschinen“, sagt Lothar Kummermehr, verantwortlich für den Vertrieb bei J. Neu. Die eingesetzten Getriebe der Advanced Line – TP+, SP+ und TK+  – sowie das Premium-Line-Getriebe XPK+ gewährleisten eine höchstmögliche Maßhaltigkeit der auf den Maschinen in 2D und 3D gebogenen Rohre und Profile.

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Das Unternehmen J. Neu – 1995 gegründet und seit 2001 in Grünstadt in Rheinland-Pfalz ansässig – beschäftigt sich mit der Entwicklung, Konstruktion, Herstellung und Lieferung von Maschinen zur Rohr- und Profilbearbeitung. „Wir biegen fast alles für fast alle“, antwortet Geschäftsführer Jörg Neu auf die Frage nach seinem Kundenkreis und deren Anforderungen. „Teile für Automobilhersteller und Zulieferer machen den Hauptteil aus, aber wir biegen auch Babyschaukeln, Rührhaken für Wurst- und Backmaschinen, Rahmen für Motorradkoffer, Haltebügel für den Einstiegsbereich in Schienenfahrzeuge, Komponenten für Rollstühle, Treppenlifte und Aufzüge und natürlich auch einiges für die Möbelindustrie.“

Pionier einer besonderen Biegetechnik

Jörg Neu, Geschäftsführer, und Lothar Kummermehr, Vertrieb (beide J. Neu GmbH), sowie Michael Stutzer, Vertriebsingenieur, Wittenstein Alpha (v. l. n. r.). © Wittenstein alpha

Über die Jahre hat sich das Freiformbiegen zum Hauptumsatzträger des Unternehmens entwickelt. „Auch deshalb“, sagt Lothar Kummermehr, „weil es eine besondere, patentierte Biegetechnik ist, die weltweit nur wenige beherrschen.“ Im Gegensatz zum Rotationszugbiegen werden symmetrische und asymmetrische Teile nicht durch Ziehen um eine feste Form gebogen, sondern beim Schieben durch einen Biegekopf hindurch umgeformt. Für das Endprodukt hat das verschiedene Vorteile: Das Teil wird schonender gehandhabt – wichtig für sichtbare Außenteile an Autos oder auch Möbeln. Die Wandstärke in den Biegungen bleibt zudem nahezu gleich – es müssen keine Sicherheitsreserven für die Wandungen berücksichtigt werden. Und der Biegeprozess ist mit Vorschubgeschwindigkeiten bis 300 mm/s deutlich schneller und flexibler und wird schließlich umso wirtschaftlicher, je mehr 2D- und 3D-Umformungen an einem Teil durchgeführt werden. „Dabei wird bei nahezu jedem Teil höchste Präzision gefordert, die sich in Toleranzen im Hundertstelmillimeter-Bereich ausdrückt“, führt Lothar Kummermehr aus, um dann direkt auf die daraus resultierenden Anforderungen an die Getriebe zu kommen: „Um in dieser Genauigkeit umformen zu können, setzen wir in unseren Maschinen auf besonders spielarme, verdrehsteife und zugleich drehmomentdichte Getriebe, die eine hohe Reproduzierbarkeit der Biegeformen und Verfügbarkeit der Biegeprozesse gewährleisten und gleichzeitig mit ihrer hohen Dynamik kurze Taktzeiten ermöglichen.“

Symmetrische und asymmetrische Teile werden beim Schieben durch einen Biegekopf umgeformt. © Wittenstein alpha

Insgesamt kommen in den fünf Achsen der Freiformbiegemaschinen für den Werkstückvorschub und den Dornrückzug mehrere Planeten- und Winkelgetriebe zum Einsatz. „Die hohe Verdrehsteifigkeit und Positioniergenauigkeit sprachen im Biegekopf aus prozesstechnischer Sicht für den Einsatz des Getriebes TP+ 110 mit Abtriebsflansch“, sagt Kummermehr. „Das Verdrehspiel von weniger als drei Winkelminuten gewährleistet selbst bei den extrem vielen Lastwechseln im Biegekopf eine hohe Präzision und Reproduzierbarkeit über alle gebogenen Bauteile, sodass der Anwender sie in seiner Produktion problemlos weiterverarbeiten kann.“ Ein weiterer Aspekt ist die Kompaktheit des TP+, die die Störkonturen im Biegeraum der Maschine minimiert und mehr konstruktive Freiheitsgrade ermöglicht.

In der Freiformbiegemaschine verbautes Getriebe. © Wittenstein

Da auf den Freiformbiegemaschinen Rohre und Profile aus normalen und hochfesten Stählen, aus Edelstahl und auch aus Aluminium mit Außendurchmessern von bis zu 90 mm umgeformt werden, müssen bei der Vorschubachse sehr hohe Kräfte beherrscht werden. „Wir haben zwei Getriebe SP+ 210 als Gantry synchronisiert, um die erforderlichen Drehmomente und die daraus resultierenden Vorschubkräfte zu erzeugen“, sagt Kummermehr. „Gleichzeitig zeichnen sich auch diese Getriebe beim Materialvorschub durch ein minimales Verdrehspiel und die hohe Reproduzierbarkeit aus.“ Zwei weitere SP+-140-Getriebe sorgen für die präzise und dynamische Höhen- und Seitenverstellung des Biegekopfes. Kunden- und applikationsspezifisch modifiziert wurde das Winkelgetriebe TK+ 110 an der Achse für den Dornrückzug. „Hier hat Wittenstein Alpha für uns abtriebsseitig eine Planetenrollspindel in die Flanschhohlwelle integriert, sodass wir das Getriebe ohne zusätzliche Komponenten mit der Rückzugachse verbinden können. Die Winkelbauform verringert zudem den erforderlichen Montageraum in der Verlängerung dieser Achse, ohne die Verdrehsteifigkeit und Positioniergenauigkeit maßgeblich zu beeinflussen.“

Geringe Verdrehsteifigkeit

Insgesamt kommen in den Freiformbiegemaschinen der J. Neu GmbH mehrere Planeten- und Winkelgetriebe zum Einsatz. © Wittenstein

Ein Getriebe der Premium Line – das XPK+ – kommt an der Torsionsachse zum Einsatz, mit der sich das Teil bei Bedarf im Biegeprozess auch um die eigene Achse umformen lässt. Eine Besonderheit des Getriebes ist die Abtriebsschnittstelle. Sie ist auf sehr hohe Drehmomente ausgelegt und ermöglicht eine über den Industriestandard hinausreichende Leistungsübertragung. Hinzu kommt, dass sie auch hohe radiale und axiale Kräfte aufnehmen kann. Schließlich zeichnet sich das XPK+ in der Anwendung – bedingt durch die hochwertige Verzahnung – durch ein dauerhaft niedriges Verdrehspiel von weniger als einer Winkelminute sowie durch höchste Verdrehsteifigkeit aus. „Auch hier erfolgte seitens Wittenstein Alpha eine applikationsspezifische Anpassung“, erläutert Lothar Kummermehr, „dadurch ragt das Getriebe nicht in den Biegeraum hinein.“ Mit den hochperformanten und leistungsdichten Planeten- und Winkelgetrieben von Wittenstein Alpha deckt der Maschinenbauer J. Neu die Anforderungen der einzelnen Achsen jeweils optimal ab.

Michael Stutzer, Vertriebsaußendienst, Wittenstein Alpha / am

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