Der tägliche Umgang mit Werkzeugmaschinen, Robotern und anderen Anlagen birgt für den Maschinenbediener in der Fabrik ein nicht zu unterschätzendes Verletzungsrisiko. Mit durchdachten Schutzabdeckungen lassen sich viele Gefahren vermeiden. Die Spezialisten von Hema unterziehen die Produkte ihrer Kunden wie auch das eigene Portfolio umfangreichen Tests, um die Zuverlässigkeit der Schutzvorrichtungen zu garantieren.
Axel Hahne, Redaktion, Köhler + Partner GmbH, Buchholz i. d. N.
Seit über 35 Jahren fertigt die hessische Hema Maschinen- und Apparateschutz GmbH in Seligenstadt Schutzsysteme für den nationalen wie internationalen Maschinenbau. Bekannt ist das Unternehmen besonders für die Faltenbälge als Schutzabdeckungen für Führungen, die Samurai-Serie mit lamellengeschützten Faltenbälgen und Schürzen sowie komplette Rückwandsysteme. Mit diesen Produkten hat sich Hema seit vielen Jahren am Markt etabliert. Heute ergänzen weitere Produktbereiche wie Schutzsysteme, Klemm- und Bremssysteme, Teleskopstahlabdeckungen, Rolloabdeckungen sowie Gliederschürzen das Leistungsangebot.
Service für sichere Schutzeinrichtungen
Um Kunden das Maximum an Sicherheit und Zuverlässigkeit garantieren zu können, steckt der Mittelständler aus dem Landkreis Offenbach viel Energie in Forschung und Entwicklung und unterzieht seine Produkte einer intensiven Qualitätssicherung. In enger Zusammenarbeit mit externen Instituten werden Entwicklungen und Konstruktionen auf Praxistauglichkeit geprüft und Extremsituationen simuliert. Dies bietet Hema auch als Dienstleistung an. So können Kunden sicherstellen, dass auch ihre Produkte den hohen Anforderungen in der Praxis genügen.
Bei den meisten Tests, die Hema durchführt, handelt es sich um Lebensdaueranalysen, beispielsweise mit maximalen Verfahrwegen und Beschleunigungen im Trockenlauf, um das Maximum an Verschleiß zu erreichen. In der Praxis werden zum Teil 1,5 Millionen Zyklen oder mehr getestet. Die Hema-Experten beobachten unter anderem das Knickverhalten der Materialien (Brüche, Durchscheuern usw.), entstehende Risse an Stützrahmen und den Verschleiß der Gleit-beziehungsweise Rollenführungen. „Weitere Tests können auch auf die dynamischen Kräfte abzielen“, erklärt Lars Najorka, Produktentwickler bei Hema. „Beispiele sind die Rückstellkraft der Abdeckungen während des Auszuges oder des Zusammendrucks. Oder das Verhalten der Andruckkräfte bei Lamellen über die Lebensdauer einer Abdeckung.“ Eine ausreichend hohe Andruckkraft sei entscheidend für die Dichtheit, betont Najorka.
Ursprünglich führten die Experten von Hema nur einzelne, spezielle Tests im Spiralfederbereich durch. Die steigenden Dynamiken im Werkzeugmaschinenbau sowie neue Materialien, die für den Abdeckungsbereich erschlossen wurden, veranlassten das Unternehmen, in Seligenstadt einen Testbereich aufzubauen. Den Teststand im jetzigen Zustand schaffte Hema im Jahr 2006 an und baute ihn anschließend kontinuierlich zu einem umfangreichen Testbereich aus.
Viele unterschiedliche Belastungstests möglich
Diese Testeinrichtung setzt Hema sowohl für sein eigenes Produktportfolio als auch für die Produkte seiner Kunden ein. Aus dem eigenen Portfolio werden alle Produkte des Katalogs im Bereich Schutzabdeckungen geprüft, darunter X-, Y- und Z-Achsen-Abdeckungen, Dachabdeckungen, Rollos und Rolloantriebe sowie komplette Rückwandsysteme. Aber auch Einzelteile wie Klammern, Gewebe und Materialen, die zur Balgherstellung dienen, Aufhängungs- und Gleitsysteme sowie Lamellengeometrien (die unter anderem für Anpresskräfte und Dichtungsverhalten bei Lamellenabdeckungen verantwortlich sind) werden in dem Testbereich „in die Mangel genommen“.
Auf beiden großen – horizontalen und vertikalen – Achsen können Abdeckungen bis circa 6 m Auszugslänge geprüft werden. Auf den kleineren Achsen sind Tests von Abdeckungen mit 1,5 bis 2 m Auszugslänge möglich. Dabei lassen sich dynamische Anwendungen mit unterschiedlichen Brems- und Beschleunigungsrampen, Wartezeiten und bis zu 20 Wegpunkte simulieren.
Die Prüfkriterien seien abhängig vom jeweiligen Test, erklärt Najorka: „Bei einfachen Materialtests bewerten wir die eingesetzten Materialien zum Beispiel nur auf Durchscheuern oder Materialermüdung beim Knicken. Abdeckungen oder komplette Rückwandsysteme dagegen untersuchen wir zusätzlich auf die Homogenität des Laufverhaltens, Geräuschemission und auf den Verschleiß.“
Kundenanwendungen dienen als Referenz
Bei einem Neuprojekt wird mit dem Vertrieb und der Konstruktionsabteilung in Zusammenarbeit mit dem Kunden ein neues Produkt (beispielsweise eine Rückwand) entwickelt und ein Prototyp gebaut. „Danach erfolgt die Montage bei uns im Testbereich, bei der wir dann die Maßhaltigkeit und Form überprüfen und das dynamische Verhalten der Abdeckung simulieren“, sagt Najorka. „Dies dient dazu, Geräusche, Dichtigkeit und mechanische Beanspruchung beziehungsweise Überbeanspruchung zu ermitteln, bevor der Einbau in die Serienmaschine des Kunden erfolgt.“ Etwaige Optimierungen können so bereits vor der Auslieferung der Nullserie in das Produkt einfließen.
Der Testvorgang für den Eigenbedarf von Hema verläuft wie bei Versuchen für Kundenprojekte. Neue Materialien, Fertigungsverfahren, Form, Lage sowie Größen für den Abdeckungsbereich werden entsprechend in bei Kunden vorhandenen, hochbelasteten Anwendungsfällen getestet. Diese werden als Referenzwert herangezogen. Bei Neuentwicklungen greift Hema ebenfalls auf Referenzanwendungen bei bestimmten Kunden zurück und testet sie im Hinblick darauf.
Eine Adaption für den allgemeinen Einsatz erfolgt, wenn der Test erfolgreich verlaufen ist. Im Schnitt dauert ein einfacher Materialtest zwischen ein und zwei Wochen. Bei großen Abdeckungen mit langen Verfahrwegen kann eine vollständige Prüfung aber auch bis zu dreieinhalb Monate in Anspruch nehmen.
Kunden erhalten sämtliche Testergebnisse
Hema wird meist von Anfang an bei der Entwicklung von Werkzeugmaschinen hinzugezogen. „Wir übernehmen beispielsweise die CAD-Daten der Maschine unseres Kunden und entwickeln daraus ein spezifisches Produkt. Die Konstrukteure des Kunden sind dabei stets eingebunden“, so der Produktentwickler. So lassen sich beispielsweise Platzreserven, die für Schutzabdeckungen vorgesehen werden müssen, auf ein Minimum reduzieren.
Am Ende bekommt der Kunde alle Testergebnisse, die im Zusammenhang mit seinem Produkt stehen. Teilweise werden auf Wunsch auch Vorversuche und Prototypentests an den Kunden herangetragen. Dies kann gegebenenfalls die Entscheidung beispielsweise für einen Materialwechsel erleichtern – speziell, wenn die Maschinen konstruktiv überarbeitet werden oder ein Generationswechsel stattfindet. „Mit dem Generationswechsel der Maschinen streben wir natürlich auch Produktweiterentwicklungen an, die wir dem Kunden dann empfehlen“, sagt Najorka. Darüber hinaus würden auch länger laufende Serien umgestellt, wenn dies sinnvoll sei. Es kann beispielsweise sinnvoll sein, Entwicklungen in Hinsicht auf neue Werkstoffe, neue Prozesstechnologien und die Formgebung der Abdeckungen in bestehende Maschinen zu integrieren, um eine Optimierung der Werkzeugmaschine zu erreichen.
Aktuell führen die Ingenieure von Hema pro Jahr rund 30 bis 60 Versuche am Teststand durch. Teilweise werden dabei bis zu zehn Varianten eines Produkttyps in einem Test untersucht. Der Kunde weiß, dass er bei Hema aus einer großen Auswahl von konfigurierbaren Standardprodukten auswählen kann und erhält direkt für ihn angepasste Produkte. Der Testbereich wird regelmäßig um neue Hardware (Aluprofile, Motoren, Sensortechnik) erweitert. Zunehmend kommt auch PC-gestützte Mess- und Auswerteelektronik zum Einsatz. Die Komplexität der Produktsimulationen erfordert es immer häufiger, speicherprogrammierbare Steuerungen einzusetzen, um Prozesse miteinander zu verknüpfen und zu überprüfen. I
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