Profilschienenführungen

Damit Wickelmaschinen präzise arbeiten

Je genauer die Spulen für Transformatorspulen gewickelt sind desto effizienter arbeiten sie. Das weiß man auch im Hause Hedrich, einem Hersteller von Wickelmaschinen, und vertraut daher unter anderem auf Profilschienenführungen von Dr. Tretter. Sie sind kompakt, steif, sehr tragfähig und bieten ein sehr gutes Preis-Leistungs-Verhältnis.

C-Profilschienenführung und Kugelgewindetrieb im Einsatz: Die Profilschienenführungen von Dr. Tretter eignen sich für alle Arten von Linearbewegungen mit höheren Geschwindigkeiten und Beschleunigungen.

Spulen zu wickeln, ist eine Kunst – ganz gleich, ob für Elektromotoren, Transformatoren, Generatoren oder Magnetfeldsensoren. Wie die Spulen gewickelt sind, entscheidet über Verluste, Füllfaktoren oder auch Energieeffizienz. „Anwender können mit unseren Wickelmaschinen Draht, Folie, Papier und Glasverbundstoffe bearbeiten“, erklärt Heiko Peinemann. Er ist Serviceleiter beim Maschinenbauer Hedrich und hat schon viel von der Welt gesehen. „Unsere Anlagen sind auf allen Kontinenten zuverlässig im Einsatz“, berichtet er. Und damit das so bleibt, ist er oft bei Anwendern vor Ort. Die Spulen kommen zum Beispiel in Transformatoren für Elektrizitätswerke zum Einsatz. „Unseren Anlagen wickeln je nach Anforderung Spulen bis zu 25 Kilogramm – Bei kleineren Spulen können bei Bedarf auch mehrere gleichzeitig gewickelt werden“, sagt Peinemann.

Die Hedrich Group beschäftigt etwa 270 Mitarbeiter in Deutschland, der Schweiz, Indien, Russland und China sowie in 30 internationalen Vertretungen. Damit kann sie auf ein weltweites Vertriebsnetz zurückgreifen. Im hessischen Ehringhausen-Katzenfurt entwickelt das Unternehmen unter anderem halb- und vollautomatische Wickelmaschinen, montiert sie und nimmt sie in Betrieb. Der Maschinenbauer fertigt sowohl standardisierte als auch maßgeschneiderte Lösungen. „Diese entwickeln wir in enger Abstimmung mit den Anwendern“, berichtet Peinemann. Dazu wird das Basismodell auf die individuelle Aufgabenstellung aufgebaut und angepasst. Änderungen beziehen sich zum Beispiel auf eine höhere Geschwindigkeit oder auf die Größe. So etwa im Falle einer vollautomatischen CNC-gesteuerten Wickelmaschine für einen großen Elektrokonzern. „Mit dieser Anlage kann unser Kunde Spulen mit einem maximalen Durchmesser von 550 Millimetern für Mittel- und Hochspannungsmesswandler fertigen“, erklärt Peinemann. Sie wickelt den Draht mit einer Geschwindigkeit von bis zu 1.200 Umdrehungen in der Minute auf und wurde so konzipiert, dass sie drei Spulen gleichzeitig bearbeitet.

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Wickelmaschine von Hedrich zur Herstellung hochpräziser Transformatorspulen.

Innovative Konzepte und ein umfassender Service sind die eine Sache – der Preisdruck jedoch eine andere. „Das einzige Rad, an dem wir drehen können, um unsere Anlagen und Maschinen preisgünstiger, trotzdem aber mit gleichbleibender oder sogar noch besserer Qualität liefern zu können, ist eine permanente Weiterentwicklung der Konstruktion“, sagt Murat Dogan, Konstrukteur bei Hedrich. An die einzelnen Komponenten stellt er deshalb strenge Anforderungen – insbesondere an die Führungssysteme. Diese kommen zum Beispiel zum Einsatz, um die Vorrichtung mit dem Draht – dem sogenannten Drahtführer – punkt- und wiederholgenau an die Anfangsposition der Spule zu setzen. Genauso präzise muss auch die Klebevorrichtung verfahren. „Wichtig ist, dass die Wickelmaschinen stets mit der gleichen Qualität produzieren“, erklärt er.

Da Hedrich alle Komponenten zukauft, hat der Maschinenbauer an die Zulieferer sehr hohe Erwartungen. „Die Bauteile müssen die Funktion optimal erfüllen, zu einem guten Preis erhältlich sein, und, was für uns besonders wichtig ist: Sie müssen in der richtigen Zeit bei uns eintreffen“, erläutert der Konstrukteur. Kommen die Teile nicht pünktlich, kann Hedrich die Maschine nicht zum vereinbarten Zeitpunkt ausliefern. Für die Kunden sei die Lieferfähigkeit oft noch wichtiger als der Preis selbst, sagt Dogan. Aus diesem Grund setzt der hessische Maschinenbauer beispielsweise auf die Lösungen von Dr. Tretter. „Wir hatten vorher Komponenten eines anderen Zulieferers in unseren Maschinen verbaut. Doch als dieser nicht rechtzeitig liefern konnte, entschieden wir uns für das schwäbische Unternehmen“, erinnert sich Murat Dogan. Dazu kommt: Die vorher eingesetzten Lösungen waren erheblich teurer. Bei den Wickelmaschinen baut Hedrich nun unter anderem auf innovative C-Profilschienenführungen aus Rechberghausen. Sie sind kompakt, präzise und leichtgängig sowie steif und äußerst tragfähig. Daher arbeiten sie genau und können hohe Lasten aufnehmen. Die C-Führungen überzeugten die Maschinenbauer insbesondere durch das gute Preis-Leistungs-Verhältnis.

C-Profilschienenführung in einer Spulenwickelmaschine

Profilschienenführungen eignen sich für alle Arten von Linearbewegungen, bei denen höhere Geschwindigkeiten und Beschleunigungen gefordert sind. Als Wälzkörper dienen Kugeln oder Rollen, die zwischen Führungsschiene und Führungswagen auf oberflächengehärteten Bahnen laufen. Sie werden geführt, umgelenkt und durch den Rücklauf in die Laufbahn zurückgeführt. Dieser Umlauf ermöglicht eine Führung mit unbegrenztem Hub.

Führungswagen und -schienen sind in Genauigkeitsklassen eingeteilt. Diese fassen die Höhen- und die Seitengenauigkeit, die Parallelität sowie das Laufverhalten einer Führung zusammen. Belastbar sind die Systeme in radialer, gegenradialer und tangentialer Richtung. Damit laufen sie auch unter hoher Belastung leicht und präzise. Unterschieden werden sie unter anderem in der Anordnung der Laufrillen. Sind diese unter 4 x 45 Grad angeordnet, lassen sie sich in jeder Richtung auf Druck, Zug und Seitenkraft gleich belasten. Es sind aber auch auf Druck optimierte Führungen erhältlich, bei denen die beiden oberen Laufrillen unter 90 Grad zur Horizontalen stehen. Je nach Anforderung gibt es dazwischen noch weitere Anordnungen. Ein anderer Unterscheidungspunkt ist der Verlauf der Kraft-Wirk-Linien durch die Berührungspunkte. Hier steht eine X- oder O-Anordnung der Laufbahnen zur Auswahl. Profilschienenführungen in O-Anordnung weisen analog zur Wälzlagertechnik eine deutlich höhere Steifigkeit und größere Momentbelastbarkeit auf. Profilschienenführungen in X-Anordnung sind weniger steif wegen des kürzeren Hebelarms. Dadurch lassen sich Schiefstellungen wie Geometrie- und Maßfehler in der Umgebungskonstruktion sowie Montagefehler in Mehrachssystemen besser aufnehmen.

Schienenführungen in den Wickelmaschinen von Hedrich müssen sehr präzise verfahren können und belastbar sein.

„Die C-Schienenführungen können sich bestimmten Gegebenheiten in einem gewissen Rahmen anpassen und so Ungenauigkeiten ausgleichen“, erläutert Konstrukteur Dogan. Die Lösung von Dr. Tretter ist mit einem Kunststoffröhrchen ausgestattet, das die Rückführzone auskleidet. Dieses Röhrchen ist zusammen mit der Umlenkzone in einem Stück gefertigt. Damit werden die Kugeln in der Umlenkung genau geführt und haben in der Rückführzone keinen metallischen Kontakt mit dem Wagen. Dies führt zu einer deutlich geringeren Geräuschemission und ergibt ein fühlbar besseres Laufverhalten. Durch den Zweipunktkontakt unter X-Anordnung und unter 45 Grad spielt die Einbaulage keine Rolle und kann damit Fehler am besten ausgleichen.

„Starte ich die Anlage, fahren die Achsen zuerst auf den Referenzpunkt“, erklärt Peinemann. Der Mitarbeiter muss lediglich den Draht einlegen, alles Weitere geschieht vollautomatisch. Über die C-Profilschienenführung verfährt der Drahtführer an die Anfangsposition der Spule. Der Mitarbeiter muss dann als nächstes den Draht an die vorgesehene Position anlöten. Eine weitere Schienenführung transportiert nun die Klebeeinrichtung an die Arbeitsstelle. Ist der Kleber aufgespritzt, dreht sich die Spule nach oben. Die Wickelmaschine fördert das Isolationsmaterial an die Spule, eine Andruckrolle drückt das Material fest auf die Klebstelle. Ist die Isolation aufgebracht, trennt ein Quermesser das restliche Material ab. Die Maschine wickelt die Anzahl der programmierten Windungen. Ist das Lagenende erreicht, trägt die Maschine erneut Kleber auf, und eine weitere Isolationsschicht wird angebracht. Der Vorgang wiederholt sich so lange, bis die Spule komplett gewickelt ist. „Mit dieser Anlage dauert der ganze Prozess für drei Spulen mit einem Durchmesser von 500 Millimeter nur etwa sieben Stunden“, beschreibt Peinemann. Mit den Wickelmaschinen von Hedrich können Spulen bis zu einem Gewicht von 25 Tonnen produziert werden. ms

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