Schwenkfutter für die Plattmacher

(Essen/Sontheim) Der Weltmarktführer für Abbruchhäm­mer, Atlas Copco, hat seine Schleifprozesse für Hydraulik­zylinder neu organisiert. Mit großer Formgenauigkeit, der Erfüllung engster Toleranzen und hoher Oberflächengüte bei Zylindern und Kolben gelingt es dem Unternehmen, seinen Technologievorsprung bei den Hydraulikhämmern auszubauen und mit hoher Lebensdauer und günstigen Lebenszykluskosten zu punkten. Was früher in mehreren Schleifoperationen auf verschiedenen Maschinen ablief, kann heute in einer Aufspannung auf einer Maschine maßhaltig, prozesssicher und mit höchster Wiederholge­nauigkeit geschliffen werden. Maßgeblichen Anteil daran haben tonnenschwere, schwenkbare Spannfutter von Röhm, die die Werkstücke für die Zweiseiten-Bearbeitung wenden. Anwender der Hydraulikhämmer können sich auch künftig Abbrucharbeiten widmen, ohne an zu hohe Betriebskosten oder frühzeitigen Ausfall denken zu müssen.

Die in Essen von der Atlas Copco Construction Tools GmbH entwickelten und hergestellten Hydraulikhämmer beruhen auf der Technologie für hydraulische Schlagelemente und kommen vor allem bei Abbrucharbeiten und bei der Direktgewinnung und Nachzerkleinerung in Steinbrüchen zum Einsatz. Mit bis zu 1.000 Hüben pro Minute schlägt der Kolben auf den Meißel, der beweglich am Ende des Werkzeugs sitzt und den Stein zertrümmert. „Wir machen genau das, was jeder Maschinenbauer vermeiden will: Wir lassen zwei Stahlflächen mit großer Kraft und hoher Frequenz ständig aufeinander schlagen“, bringt Reiner Koch, Produktionsmanager bei Atlas Copco, die Herausforderung auf den Punkt. In drei Baureihen, den Small-, Middle- und Heavy-Breakers werden insgesamt 20 Varianten an Hydraulikhämmern angeboten, die von 55 kg bis zu zehn Tonnen wiegen und am Ende von Baggerarmen montiert werden. In Essen werden auf historischem Boden die beiden Baureihen Middle- und Heavy-Breakers hergestellt. Was die legendären Krupp-Hallen M3 nahe der Bottroper Straße verlässt, hat einen guten Namen in der Welt und wird in 170 Ländern vertrieben.

‚Schweres Gerät’, erfordert höchste Fertigungspräzision

Wer nun annimmt, dass man es bei der Herstellung dieser Abbruchhämmer, die gerne auch als ‚Schweres Gerät’ bezeichnet werden, mit der Präzision nicht so genau nehmen muss, der irrt jedoch. Bei der Fertigung der bis zu 983 mm langen Zylinder mit bis zu 303 mm Innen- und bis zu 335 mm Außendurchmesser  sind Maßgenauigkeiten im µ-Bereich gefordert. „Durch hohe Oberflächengüte und geringste Spaltmaße zwischen Zylinder und Kolben erhöhen wir unmittelbar den Wirkungsgrad und die Lebensdauer unserer Hydraulikhämmer“, versichert Koch. Weil es gelingt, das Spaltmaß so gering wie möglich zu halten, kommt Atlas Copco im Innern der Zylinder ohne Dichtungen aus. Trotzdem ist die Leckage sehr gering und der Fluss des Hydrauliköls kann in den hochpräzise gefertigten Kanälen mit schnellen Servoventilen zur Steuerung des Kolbens gelenkt werden. Bis zu 530 Liter Öl werden pro Minute mit bis zu 180 bar durch den Kreislauf gepumpt. Der Kolben läuft mit bis zu 1.000 Hüben pro Minute. Selbst beim Zehn-Tonnen-Hammer sind es noch rund 420 Hübe. Er muss dabei präzise geführt werden, ohne zu verkanten, was im Extremfall einen Kolbenfresser provozieren würde. Auf die Langlebigkeit der Produkte legt man bei Atlas Copco gesteigerten Wert. Nachhaltigkeit ist bei dem Essener Weltmarkt- und Technologieführer Teil der Firmenphilosophie. Gerade die mit fünf bis sieben Jahren überdurchschnittlich lange Lebensdauer der Hydraulikhämmer ist das Besondere bei Atlas Copco.

Höchste Fertigungspräzision ist also unmittelbar für den Erfolg des Herstellers Ausschlag gebend. An den Zylindern aus geschmiedetem Stahl für die bis zu zehn Tonnen schweren Hämmer müssen nach Zerspanungs- und Bohroperationen Außenrundungen, Planflächen, Bohrungen und Tiefen sowie Nu­ten geschliffen werden. Was früher in mehreren Aufspannungen und Arbeitsschritten auf verschiedenen Maschinen gefertigt wurde, wird heute auf ein schwenkbares Spannfutter aufge­spannt und auf einer Hochleistungs-Schleifmaschine zweiseitig bearbeitet. „Wir haben mit dieser Fertigungstechnologie die Fertigungsqualität und Prozesssicherheit im Schleifprozess deutlich gesteigert“, bestätigt Koch. Die Schwenkfutter für die Hydraulikzylinder der zwei in Essen gefertigten Hammer-Baureihen von Atlas Copco haben die Spannzeug-Experten von Röhm in Sontheim entwickelt und gefertigt. Drei riesige Spannfutter mit innerem Schwenkring hat Röhm zwischen 2004 und 2008 nach und nach für die Schleifmaschinen geliefert. „Der Entwicklungs- und Herstellungsprozess lief in engem Kontakt aller Beteiligten und unter ständiger Abstimmung ab. Das war sehr wichtig für den Erfolg“, betont Friedhelm Schneider, Fachberater bei Röhm.

Tonnenschweres Futter ohne axialen Verzug wenden

Die Anforderungen an die riesigen Spannfutter sind gewaltig. Trotz rund drei Tonnen Gewicht und bis zu 1.680 Millimeter Durchmesser ist höchste Rundlaufgenauigkeit gefordert. Wenn die Schleifspindel in den Zylinder eintaucht, darf es keine Unwucht geben. „Das Auswuchten der Futter ist demnach auch ein aufwändiger Prozess“, erklärt Schneider. Wird das Werkstück für die Bearbeitung der Unterseite gedreht, muss der Schwenkvorgang absolut präzise ablaufen und das Werkstück nach Drehung ohne axialen Versatz neu und exakt positionieren. Dazu dreht sich ein innerer Ring mit 1.200 Millimeter Durchmesser. Das Werkstück, das bis zu 1,6 Tonnen schwer sein kann, wird nicht direkt im Futter gespannt, sondern in einem Spannkorb mit geringen Kräften gehalten.

Hohe Anforderungen werden vor allem an die Stabilität des Futters gestellt, denn beim Drehvorgang der tonnenschweren Einheit wirken große Kräfte. „Alles zusammen können Schwenkfutter, Spannkorb und Werkstück bis zu sechs Tonnen wiegen“, bestätigt Atlas Copco Prozessmanager Udo Schulte-Zweckel. Röhm hat die Stabilität während der Konstruktionsphase über die Finite-Elemente-Methode (FEM) analysiert und den Prozess so optimiert. Damit kann vor Baubeginn untersucht werden, ob das Futter den Belastungen der späteren Verwendung standhält. Die Auslegung von Konstruktion und Material in der Nähe der Grenzwerte ermöglicht die optimale, sparsamste und dennoch sichere Materialverwendung.

Anforderungen ließ Anbieterkreis schrumpfen

Nach dem Schleifen werden die Zylinder noch weiteren Bearbeitungsschritten zugeführt, bevor sie in der Montage zu auslieferungsfähigen Hydraulikhämmern montiert werden. Für die hohe Präzision und Langlebigkeit der Hydraulikhämmer von Atlas Copco haben die drei riesigen Schwenkfutter von Röhm zweifellos einen maßgeblichen Anteil. Und in Essen ist man froh über die große Erfahrung und Entwicklungskompetenz, die Röhm zu einem wertvollen Partner werden ließ. „Denn als wir unsere Anforderungen an das Schwenkfutter stellten, hat sich die Firma Röhm als der beste Entwicklungspartner herausgestellt“, erinnert sich Reiner Koch abschließend.