Titelstory: „Diese Dienstleistung findet man in keinem Katalog“

Für die Revision von Kraftwerksteilen mit Konturen bis zu 8.000mm konstruierten zwei Schweizer Unternehmen die weltgrößte mobile CNC-Bearbeitungsmaschine. Der Automobil- und Industriezulieferer Schaeffler übernahm dabei die Auslegung der anspruchsvollen Lagertechnik und überzeugte seinen Auftraggeber mit Systemverständnis, leistungsstarken Produkten und hoher Beratungskompetenz ...
Die treibenden Köpfe des Teams vor der weltgrößten mobilen Werkzeugmaschine mit Wälzlagerungen und Engineering-Service von Schaeffler (v.l).: Werner Locher, Schaeffler Schweiz, Stefan Gygax, Bunorm, und Markus Havrda von Wysshus.
Die treibenden Köpfe des Teams vor der weltgrößten mobilen Werkzeugmaschine mit Wälzlagerungen und Engineering-Service von Schaeffler (v.l).: Werner Locher, Schaeffler Schweiz, Stefan Gygax, Bunorm, und Markus Havrda von Wysshus. – Bild: Schaeffler AG, Bunorm AG & Wysshus Engineering GmbH

… Die Entwicklung des ‚Turningator 6000C‘ ist aber auch eine Geschichte von Menschen, die für außergewöhnliche Herausforderungen immer wieder innovative Lösungen finden – agil, lösungsorientiert und mit Teamgeist über die Unternehmensgrenzen hinaus. Während das Schweizer Unternehmen Wysshus als Lösungsfinder die gesamte Projektplanung und -organisation innehatte, übernahm Bunorm, ebenfalls in der Schweiz ansässig, als Partner alle konstruktiven Aufgaben, die Fertigung und die Montage bis zur Inbetriebnahme. Die beiden Unternehmen entwickelten bisher die Standard-Baugrößen des Turningator: 2000, 4000 und 6000. Schaeffler betreute in der Vergangenheit auch diese Projekte. Der aktuelle und hier vorgestellte Turningator 6000C übertrifft mit bis zu 8.000mm Bearbeitungsdurchmesser jedoch alle bekannten Dimensionen und sollte in knapp einem Jahr auf die Beine gestellt werden. Hierzu musste die Konstruktion des Turningator allerdings an die neuen Größenverhältnisse grundsätzlich angepasst und berechnet werden.

Links eine drehmomentstarke Getriebe-Frässpindel, rechts in Gelb das Gegengewicht: Beide Achsen werden mittels INA-Profilschienenführungen von Schaeffler in X-Richtung geführt. Auf der Hauptwelle sind vier INA-Profilschienenführungen (Baugröße 65) mit Corrotect-Beschichtung verschraubt.
Links eine drehmomentstarke Getriebe-Frässpindel, rechts in Gelb das Gegengewicht: Beide Achsen werden mittels INA-Profilschienenführungen von Schaeffler in X-Richtung geführt. Auf der Hauptwelle sind vier INA-Profilschienenführungen (Baugröße 65) mit Corrotect-Beschichtung verschraubt. – Bild: Schaeffler AG, Bunorm AG & Wysshus Engineering GmbH

Markus Havrda, Projektleiter von Wysshus: „Der normale, serielle Ablauf, wie er im Maschinenbau üblich ist, war aus Zeitgründen bei diesem Projekt nicht möglich. Mit unseren Lieferanten, unter anderem auch Schaeffler, wurden Komponenten und Baugruppen mit langen Lieferzeiten identifiziert und in der Konstruktionsphase vorgezogen, ausgelegt und frühzeitig bestellt… denn ein vermeintliches C-Teil wird schnell zum A-Teil, wenn es den zeitlichen und logistischen Ablauf stört.“ Zu wissen, was die nächsten Schritte sind und was wann geklärt und beschafft sein muss – das ist das Kerngeschäft von Wysshus Engineering. Markus Havrda ergänzt: „Dieser eher unorthodoxe, aber sehr effektive Projektverlauf war nur realisierbar, weil Bunorm und Schaeffler zeitgleich an Auslegung, Konstruktion, Fertigung, Beschaffung und Montage wirklich optimal zusammengearbeitet haben. Das funktioniert nur mit Experten, die auch unter Druck einen kühlen Kopf bewahren.“

Immer eine Alternative parat

Markus Havrda von der Schweizer Wysshus Engineering ist seit gut 20 Jahren im Bereich mobile CNC-Bearbeitung tätig. Nicht ohne Stolz kann er sagen, in neue Dimensionen bei der mobilen Bearbeitung von Kraftwerksteilen vorgestoßen zu sein.
Markus Havrda von der Schweizer Wysshus Engineering ist seit gut 20 Jahren im Bereich mobile CNC-Bearbeitung tätig. Nicht ohne Stolz kann er sagen, in neue Dimensionen bei der mobilen Bearbeitung von Kraftwerksteilen vorgestoßen zu sein. – Bild: Schaeffler AG, Bunorm AG & Wysshus Engineering GmbH

Werner Locher, Head of Field Sales bei Schaeffler in der Schweiz, erinnert sich an die ersten Konzepte: „Wir haben diverse Lagerbauarten für die Hauptachse diskutiert und auch berechnet. Ausgangspunkt waren YRT-Lager, zweiseitig wirkende Axiallager mit radialem Führungslager, die bei den beiden kleineren Maschinen – Turningator 2000 und 4000 – mit Erfolg seit Jahren im Einsatz sind. Allerdings waren diese Lager nicht in der Größe von über 1.200mm Wellendurchmesser verfügbar. Am Ende entschieden wir uns für das Kreuzrollenlager mit einem Innendurchmesser von 1.270mm.“ Diese Lager haben bezogen auf ihre Tragfähigkeit einen besonders kleinen Querschnitt. Das war wichtig, denn durch den Innenring des oberen Hauptlagers mussten die Hauptwelle und zwei Kugelgewindetriebe geführt werden.

Der Unterschied: Systemverständnis + Erfahrung

Die in schwarzen Faltenbälgen gekapselten und elektronisch synchronisierten Kugelgewindetriebe tragen die 20t schwere Z-Achse und positionieren sie. „Mit normalen Lösungen für die Axiallagerung der Kugelgewindespindeln der hängenden Achse kommt man bei diesen Kräften nicht weit“, erklärt Werner Locher. „Wir haben in Projekten mit ähnlich großen Kräften gute Erfahrungen mit zweireihigen Axial-Pendelrollenlagern gemacht und diese deshalb auch den Bunorm-Konstrukteuren empfohlen.“

Werner Locher, Head of Field Sales bei Schaeffler Schweiz, sagt von sich, er habe immer Glück. Damit könnte er recht behalten, denn Markus Havrda hat schon ein Nachfolgeprojekt im Visier und kann sich eine "erneute Zusammenarbeit sehr gut vorstellen".
Werner Locher, Head of Field Sales bei Schaeffler Schweiz, sagt von sich, er habe immer Glück. Damit könnte er recht behalten, denn Markus Havrda hat schon ein Nachfolgeprojekt im Visier und kann sich eine „erneute Zusammenarbeit sehr gut vorstellen“. – Bild: Schaeffler AG, Bunorm AG & Wysshus Engineering GmbH

Eine Besonderheit dieser mobilen Bearbeitungsmaschine im Vergleich zu den stationären ‚Geschwistern‘ besteht darin, dass der Turningator sowohl mit senkrechter Hauptwelle als auch mit waagrechter Hauptwelle einsetzbar ist. Das hat Konsequenzen für die Lagerbelastung: In senkrechter Position müssen die Gewindetriebe und zweireihigen Axiallager der Z-Achse die Zentrifugalkräfte und die Zerspanungskräfte übertragen. Bei horizontaler Hauptachse überlagern sich zu diesen Kräften die Gewichte der Z-Achs-Schlitten: Die zweireihigen Axiallager der Gewindespindeln werden bei jeder Umdrehung durch das Eigengewicht der Achse wechselnd belastet – einmal in Zug- und einmal in Druckrichtung. Die Herausforderung besteht darin, konstruktiv dafür Sorge zu tragen, dass unter allen Belastungszuständen kein Spiel in den Axiallagerungen und somit weder Schlupf noch ein Umkehrspiel entsteht. Nur so sind präzise Bearbeitungen im Meter-Bereich mit H7-Toleranz zu realisieren.

„Dies erfordert einiges an Knowhow“, sind sich die Spezialisten von Bunorm und Schaeffler einig. Markus Havrda betont hierzu: „Es war von Anfang an unser Ziel, einen Partner und Experten zu beauftragen, der wirklich alle Fragen rund um die Lagerungen mitentwickelt und betreut – für diese eine Maschine … und es gibt nur einen Versuch. Nach dem Motto ‚Bitte schön, machen Sie mal. Wir verlassen uns darauf, dass es funktioniert.‘ Und das hat es! Egal, ob es um die Konzeption und Auswahl der Lagerbauarten und -größen, die Auslegung, die konstruktive Ausführung oder die Lagerpassungen ging. Auch bei Detailfragen zur optimalen Schmierfettmenge, zu Dichtungslösungen oder zum Montageprozess für das Hauptlager haben uns sowohl Werner Locher als auch Gil Schuhmacher aus der Berechnungsabteilung von Schaeffler, ebenfalls in der Schweiz, bestens unterstützt.“

Lagerauslegung mithilfe des Berechnungsprogramms Bearinx von Schaeffler
Lagerauslegung mithilfe des Berechnungsprogramms Bearinx von Schaeffler – Bild: Schaeffler AG, Bunorm AG & Wysshus Engineering GmbH

Berechnungsprogramm mit echtem Mehrwert – Bearinx

Schaeffler-Ingenieure setzen das eigene Berechnungsprogramm Bearinx nicht nur zur Auslegung einzelner Lagerstellen ein. Es können auch komplexe Lagersysteme modelliert und deren Parameter automatisiert variiert werden.

Das spielte bei der Entwicklung des Turningator 6000C eine entscheidende Rolle, wie Werner Locher berichtet: „Nach der Erstmontage der Hauptwelle war das Drehmoment des Hauptlagers zu hoch. Es war zu weit vorgespannt. Die Frage war nun, wie weit die Vorspannung am zweiteiligen Innenring mittels Passscheiben reduziert werden muss, um auf das gewünschte Drehmoment zu kommen. Hierzu habe ich meinen Kollegen Gil Schuhmacher angerufen und ihn gebeten, eine Parameteranalyse in unserem Berechnungsprogramm Bearinx durchzuführen. Das hat er auch gleich gemacht; die Maschine war ja schon in Bearinx modelliert. Noch am Telefon konnten wir das notwendige Maß bestimmen. Bunorm hat das Lager gezogen, die entsprechende Passscheibe auf Maß geschliffen und nach der Montage lief das Lager mit dem gewünschten Drehmoment. Das Ganze war innerhalb von knapp vier Stunden erledigt. So einfach geht das.“

„Diesen Service findet man in keinem Katalog“, weiß Markus Havrda zu schätzen. „Schnell und unbürokratisch zu handeln ist entscheidend in unserem Projektgeschäft, in dem enormer Zeitdruck herrscht. Der Turningator 6000C wurde wie geplant fertiggestellt und wir denken bereits jetzt über ein Nachfolgeprojekt nach. Eine erneute Zusammenarbeit können wir uns sehr gut vorstellen.“

Mobile Bearbeitung besonders großer Guss- und Schweißkonstruktionen

Die mobile Bearbeitung von großen Teilen im Meter-Bereich ist eine besonders anspruchsvolle Nische. Dahinter steckt eine einfache Idee: nicht das zu bearbeitende Teil kommt zur Werkzeugmaschine, sondern die Werkzeugmaschine zum Bauteil. Diese Technologie kommt unter anderem bei der Revision von Turbinen in Wasserkraftwerken zu Einsatz. Mit der mobilen CNC-gesteuerten Maschine – dem Turningator – kann der Originalzustand der Turbine wiederhergestellt werden. Die Genauigkeit von großen Karusselldrehmaschinen ist realisierbar und auch komplexe Konturen bis 8.000mm Durchmesser lassen sich bearbeiten. Drehen, Fräsen, Bohren, Gewindeschneiden ohne Ausgleichsfutter und Gewindefräsen, sogar das Außendrehen von großen Wellenzapfen ist möglich. Aufgrund der erreichten Präzision und Flexibilität ist dieses Maschinenkonzept auch ideal für die Rohteilbearbeitung beim Turbinenhersteller einsetzbar.

www.schaeffler.dewww.bunorm.chwww.wysshus.com

Schaeffler Technologies AG & Co. KG

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