Antriebsstarkes Allroundtalent

Neue OKUMA LB-Baureihe macht den platzsparenden wie energieeffizienten PREX-Motor nun auch als kraftvollen Spindelantrieb salonfähig

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Die OKUMA LB-Baureihe ist mit weltweit 30.000 ausgelieferten Einheiten eine der erfolgreichsten CNC-Drehmaschinen-Serien auf dem Markt. Und die Erfolgsstory wird fortgesetzt. Zur EMO präsentiert OKUMA auf dem Messestand C 18, in Halle 27 die LB3000 EX. Die neue LB-Generation geht mit abwärtskompatiblen Maschinenabmessungen, innovativen Detailverbesserungen und einer echten Weltneuheit an den Start. Nachdem OKUMA bereits seit 1997 sehr erfolgreich PREX-Motoren als gemeinsamen Antrieb für Revolver und Werkzeuge einsetzt und sich mittlerweile auch in der Werkzeugspindel der Dreh-/Fräszentren Multus 300 und 400 bewähren, können Anwender der neuen LB-Baureihe die Vorzüge dieser geschalteten Reluktanzmotoren nun auch an der Hauptspindel zum eigenen Wettbewerbsvorteil nutzen. Der kompakte PREX-Direktantrieb der LB3000 leistet 30kW, entwickelt ein Drehmoment bis zu 700 Nm. Die Spindelbohrung misst 91 mm. Der ebenfalls optimierte 7,1 kW starke PREX-Motor im 12er Revolver mit neuer Werkzeugschnittstelle beschleunigt angetriebene Werkzeuge auf 6.000 min-1 und bringt satte 40 Nm an die Werkzeugschneide, was beim Fräsen wirtschaftliche Zerspanvolumina und den Einsatz Hochleistungswerkzeugen ermöglicht.

Zur EMO präsentiert OKUMA in Halle 27, Stand C 18, mit der LB3000 EX den ersten Vertreter der neuen Generation dieser universellen, modularen CNC-Drehmaschinenbaureihe. Bei Bedarf werden Optionen, wie Y-Achse, Gegenspindel oder Automationslösungen, wie das dynamische Be- und Entladeportal für 2 x 5 kg schwere Werkstücke mechanisch wie auch steuerungstechnisch perfekt integriert. Neben dem Standardarbeitsbereich mit maximalen Abmessungen für Drehdurchmesser und Drehlänge von 340 mm x 500 mm, gibt es die OKUMA LB3000 EX auch als Variante für 1.000 mm Drehlänge sowie das kleinere Modell LB2000 EX und die größere LB4000 EX. Außerdem ist ein Paket fürs Hartdrehen (mit rein absolutem Linearmaßstab und Inkrement 0,1 µm) erhältlich.

Seit der Markteinführung im Jahr 1982 gehören die LB-Drehmaschinen weltweit zu den Topsellern. Und es spricht vieles dafür, dass sich die hohe Akzeptanz bei den Anwendern der 4. Generation fortsetzen wird.

Die LB3000 EX ist mit ihrem Futter-Ø 200/250 eine „klassische“ CNC-Drehmaschine mit der sich 2/3 aller rotationssymmetrischen Werkstücke fertigen lassen. In diesem volumenstarken Maschinensegment tummeln sich natürlich viele Anbieter. Der Wettbewerb gilt als knüppelhart. Wobei sich OKUMA kompromisslos als Hersteller von qualitativ hochwertigen, zuverlässigen und werthaltigen Werkzeugmaschinen definiert und anstatt mit Billigpreisen traditionell wie konsequent auch bei der neuen LB-Baureihe mit technischen Alleindarstellungsmerkmalen argumentiert.

Zu diesen sogenannten USP´s zählen zum Beispiel eingeschabte Flachführungen, das Verbundbett mit seiner – durch das OKUMA-eigene TFC realisierten – µ-genauen Wärmestabilität, der kräftige Revolver mit neuer Werkzeugsschnittstelle,…, bis hin zur ebenfalls neuen OKUMA Steuerung OSP-P200 mit integriertem Windows XP. Wie gehabt, kommen auch bei der LB-Baureihe Maschinenbau, Steuerung, Antriebe, absolute Wegmess-Systeme und die „Betriebs- und Programmiersoftware“ der Maschinen aus einer Hand. OKUMA nennt das „Single Source“ und verspricht damit allen Anwendern Maschinen aus einem Guss.

OKUMA konzipiert und entwickelt seit 1963 eigene Steuerungen, Antriebe und Wegmess-Systeme Motoren für ihre Werkzeugmaschinen. Damit ist sind die Japaner in den Bereichen Drehen, Fräsen, Dreh-/Fräsen, Portal-BAZ und Schleifen weltweit der einzige Hersteller mit eigener „Hardware“ und eigenem NC-Kernel. Von den OSP-Steuerungen wurden bis dato über 152.000 Stück „verbaut“. Allein in diesem Jahr sollen weitere 8.000 Steuerungen hinzukommen.

Der Vorteil: Während andere CNC-Volumenhersteller stets einen gemeinsamen Nenner für die unterschiedlichsten Anforderungen der zahlreichen Werkzeugmaschinenbauer bei Ihren Steuerungsentwicklungen berücksichtigen müssen, entwickelt OKUMA ihre OSP-Steuerungen, Motoren und Wegmess-Systeme exakt angepasst an die Serienmaschinen – und dass sehr innovativ, was zum Beispiel die OKUMA-eigene und der bislang exklusive Einsatz des PREX-Antriebes in Werkzeugmaschinen eindrucksvoll dokumentiert. So auch in der neuen LB-Baureihe…

Doch vorab noch ein paar Sätze zu PREX. Der Begriff steht für PRimary (coil) EXited synchronous motor. Dieser Primärspulen angeregter Synchronantrieb funktioniert wie klassische Reluktanzmotoren. Das Funktionsprinzip ist also nicht neu, es bietet in der von OKUMA entwickelten und patentierten Ausführung als PREX-Motor aber viele Vorteile: Da Permanentmagnet und Spule entfallen, arbeitet der PREX-Antrieb sehr zuverlässig. Als Rotor fungiert ein induktiv magnetisierbarer „Metallkern mit Sternprofil“ – ohne Wicklungen! Die Drehung entsteht durch gezieltes Weiterschalten der Statorsegmente, einem rotierenden Erregerfeld. Im Vergleich zu bürstenlosen Antrieben hat der Rotor des PREX ein nur halb so großes Trägheitmoment, wodurch er sehr drehfreudig und schnell zu bremsen ist. Die Leistung lässt sich ähnlich einem Induktionsmotor über einen weiten Drehzahlbereich sehr präzise regeln. Bei OKUMA-internen Vergleichen mit herkömmlichen AC Motoren entwickelte der PREX bei gleicher Baugröße eine um bis zu 30% höhere Leistungsdichte und erzielte einen höchsten Wirkungsgrad von ca. 95%, wobei sich im und am Rotor selbst unter Höchstlast keine Wärme entwickelt! Kurz: der PREX-Motor baut kompakt. Er ist temperaturstabil, sehr rigide, hoch belastbar und haltbar, dynamisch präzise regelbarund spart dem Anwender auch noch Energiekosten. Zudem lässt er sich einfach recyceln.

OKUMA perfektioniert den PREX-Motor nun schon über 10 Jahren. Seit 1997 wird er in Werkzeugrevolvern von Serien-Drehmaschinen als Kombimotor sowohl für das Indexieren als auch angetriebene Werkzeuge sehr erfolgreich eingesetzt. Zur EMO 2005 wurde dann die Dreh-/Fräszentren Multus B300/400 präsentiert, in deren schwenkbarer Werkzeugspindel OKUMA seinen PREX-Motoren mit bis zu 22 kW ein weiteres Einsatzgebiet erschloss. Die Vorstellung der LB-3000 EX auf der EMO 2007 wird nun eine weiterer Meilenstein.

Als Weltneuheit integriert die neuen LB3000 EX einen PREX-Direktantrieb für die Hauptspindel. Mit 30 kW Leistung entwickelt die Spindel mit elektronischer Getriebestufe ein hohes, querkraftfreies Drehmoment von bis zu 700 Nm und beschleunigt innerhalb von nur 3,4 Sekunden auf 5.000 min-1 (LB4000 EX: 37 kW/1200 Nm/3000 min-1). Für die Stangenbearbeitung adaptiert OKUMA je nach Anwendergusto Spindeln mit Bohrungen von 80 mm, 91 mm oder 110 mm Durchmesser. In der Funktion als C-Achse dreht die Spindel mit 200 min-1 und indexiert auf 0,005° wiederholgenau. Durch den Verzicht auf Zahnräder und Riemen kann die Drehbereichsumschaltung bei voller Drehzahl innerhalb von weniger als 0,5 Sekunden erfolgen. Und das reduziert unproduktive Nebenzeiten ebenso, wie die überzeugende Dynamik der direkt angetriebenen Achsen. So braucht es nur 0,05 Sekunden um die X- und Z-Achse auf 25 m/min, respektive 30 m/min zu beschleunigen.

Ein PREX-Motor indexiert den 12er Revolver innerhalb von 0,14 Sekunden von Station zu Station. Zudem beschleunigt ein ebenfalls optimierter 7,1 kW starker PREX-Antrieb bis zu 12 angetriebene Werkzeuge auf 6.000 min-1, wobei er satte 40 Nm an die Werkzeugschneide bringt, was beim Fräsen hohe Zerspanvolumina sowie den Einsatz von Hochleistungstools ermöglicht.

Um die Leistungsdaten in jeder Situation zu bändigen, hat OKUMA für den Revolver zudem eine neue Werkzeugschnittstelle mit 4-Schraubenbefestigung entwickelt, die als echte Alternative zur bekannten VDI-Aufnahme hochpräzise, wie schnelle Werkzeugwechsel ermöglicht.

Solide Basis der LB3000 EX ist ein 30°-Unterbau, auf dem das Kastenbett als tragendes Hochgenauigkeits-Element für Schlitten, Spindelkasten und Reitstock montiert wird. Der Reitstock ist übrigens NC-gesteuert und bietet 10 voreinstell- und abrufbare Positionen, optional eine gelagerte Pinole sowie eine Anstellkraft bis 750 kg. Die ,mechanische Gewaltenteilung´ des Maschinenkörpers hat neben thermischen Vorzügen weitere entscheidende Vorteile. So baut das Kastenbett im Vergleich zum Unterbau wesentlich kleiner; OKUMA kann das Bauteil daher auf deutlich kleineren, wesentlich genaueren Maschinen hochpräzise bearbeiten.

OKUMA perfektioniert jede neue Maschinenkinematik mit Hilfe moderner Finite-Elemente-Methoden und realisiert zudem ein lineares Wärmewachstum des Maschinenkörpers (TFC). Durch das von OKUMA entwickelte und patentierte Thermo Friendly Conzept hat die Umgebungstemperatur fast keinen Einfluss mehr auf die Bearbeitungsergebnisse. OKUMA ermittelt bei jeder Neukonstruktion in zahlreichen Tests das tatsächliche Wärmewachstum der Maschinenkinematik. Das so gewonnene Ausdehnungsprofil ist im späteren Betrieb dann die Basis für eine Echtzeitkompensation selbst größerer Temperaturschwankungen. So bleibt durch TFC die Maßabweichung beim Runddrehen selbst bei einem Temperaturanstieg um 8° C kleiner 5µm.

Eine weitere qualitätssichernde, Lebensdauer erhöhende, kostensenkende wie umweltschonende Innovation ist das bereits aus der LB300 bekannte Schmieröl-Minimalsystem. Die Schmiermittelpumpe fördert nur bei Verfahrbewegungen. Die (degressiven) Schmiernuten speichern einen Ölvorrat, und das Leck-Schmieröl der Z-Achse wird separat gesammelt, was die Verunreinigung des Kühlschmierstoffes deutlich minimiert.

Wie gehabt, bietet auch die LB3000 eine durchgängig digitale (glasfaserbasierte und somit EMV-sichere) Steuerungs-Antriebskopplung, wobei die neue OKUMA OSP-P200 CNC in punkto Hard- und Software den Stand der Technik neu definiert und Zukunftssicherheit garantiert. Die Systemarchitektur verbindet die Vorteile von CNC und Windows auf eine gleichermaßen ergonomische wie effiziente Weise. Die neue OSP integriert im Bedienpult ein modernes CPU-Rack mit zentralem Intel-Prozessor, industriekonformer Festplatte, DRAM Arbeitsspeicher sowie unterbrechungsfreier Spannungsversorgung. Ferner bietet die P200 diverse Kommunikations- und Automations-Schnittstellen wie ServoLink für Antriebe und DeviceNet für die Interaktion mit Komponenten der Feldebene,…, bis hin zu Fast-Ethernet. OKUMA setzt bei der OSP auf Windows XP und parallel dazu auf ein unabhängiges, betriebssicheres CNC-Echtzeit-System für die eigentliche Steuerung der Maschinen-Funktionen, inklusive Überwachungssystem für Werkzeugverschleiß und –bruch. Dadurch ist die Betriebssicherheit für die Produktion immer gewährleistet. Sollte es ein Problem bei XP geben, hat das keinen Einfluss auf die Bearbeitung bzw. die Maschine, denn die CNC arbeitet autark mit einem eigenen Betriebssystem-Kernel.

Die neue Steuerungsarchitektur erweitert OKUMA´s duales Programmier-Prinzip, nämlich die interaktive Programmierung mit automatischer Arbeitsplanerstellung (Advanced One-touch-IGF) und/oder DIN/ISO-Programmierung um eine 3. Säule mit Windows XP. Anwender können Windows-Applikationen wie Excel nutzen, um zum Beispiel NC-Programmdaten und Parameter in tabellarischer Darstellung komfortabel zu übernehmen. OKUMA, respektive der deutsche Exklusivanbieter HOMMEL CNC-Technik in Köln liefert Excel für die OSP-P200 mit einer API (Application Programming Interface). Durch Makro-Programmierung mit VBA (Visual Basic for Application) haben Anwender über diese API Zugriff auf das CNC-Betriebssystem, so dass zum Beispiel Werkzeugdaten, Korrekturdaten (auch mit Mess-Strategien), NC-Programmvariablen und diverse Maschinenparameter direkt aus Excel-Tabellen heraus genutzt werden können. Über API öffnet sich die OSP-P200 zudem für die Anbindung von Peripheriegeräten, wie Stangenlader, Industrieroboter (Fertigungszellen) bis hin zu komplexen Regal-Paletten-Systemen sowie Werkzeug- und Werkstückmessgeräte und vieles mehr. PC-Schnittstellen, wie bis zu vier USB 2.0-Ports für den direkten Anschluss von externen Speichern, Digitalkameras,… sind ebenso vorhanden wie eine Ethernet-Schnittstelle „on Board“. Auch ist ein Browser ist in der P200 integriert. Wenn die Steuerung online ist, sind alle üblichen Internet-Dienste nutzbar bis hin zu E-Mail. Die Möglichkeiten für Remote-Services und Ferndiagnose werden nach Aussage von HOMMEL, vorbeugende Wartung, Fehlerdiagnose und Service auf ein völlig neues Niveau bringen.

Da OKUMA bei Steuerung, Antrieben und den absoluten Wegmeßsystemen konsequent auf eigen entwickelte Produkte mit nachweislich hohen Qualitäten setzt, ist auch die LB3000 EX mechatronisch aus einem Guss und für Drehteilefertiger, die einen wirksamen Rationalisierungshebel suchen 1. Wahl.

Technische Daten OKUMA LB3000 EX

– Drehdurchmesser: max.340 mm

– Drehlänge: max.1.000 mm

– Spindelantrieb: max. 30 kW

– Spindeldrehzahl: max. 5.000 min1

– Spindelbohrung wahlweise: 80, 91 und 110 mm

– Revolverkapazität: 12 (angetriebene) Werkzeuge

– Indexierung: 0,14 s/Station

– Werkzeugantrieb: 7,1 kW

– Werkzeugdrehzahl: …6.000 min-1

– Eilgang X: …25.000 mm/min

– Eilgang Z: …30.000 mm/min

– Drehzahl C-Achse: …200 min-1

– Indexiergenauigkeit C-Achse: 0,005°

– Gewicht (je nach Ausführung): …5.900 kg

Advantage PREX-Motor:

PREX ist eine patentierte OKUMA-Erfindung. Wie bei Reluktanzmotoren fungiert als Rotor ein magnetisierbarer „Metallkern mit Sternprofil“ – ohne Wicklungen! Die Drehung entsteht durch gezieltes Weiterschalten der Statorsegmente.

Vorteile:

+ Da Permanentmagnete und Spulen entfallen, ist der PREX-Motor kompakt und sehr zuverlässig.

+ Der Rotor entwickelt keinen Wärmegang!

+ Der Rotor hat ein geringes Trägheitmoment, ist daher sehr drehfreudig und schnell zu bremsen.

+ Die Leistung lässt sich über einen weiten Drehzahlbereich sehr präzise regeln.

+ Im Vergleich zu AC Motoren haben gleich große PREX eine bis zu 30% höhere Leistungsdichte.

+ Der maximale Wirkungsgrad erreicht ca. 95%.

+ PREX-Motoren sind hochlastfest, sparen Energiekosten und lassen sich einfach recyceln.

Anmerkungen:
OKUMA:
Die OKUMA Corporation, 1898 in Japan gegründet, zählt weltweit zu den innovativsten Herstellern von zerspanenden Werkzeugmaschinen und gilt bei den Bearbeitungsverfahren Drehen, Dreh-Fräsen, Fräsen und Schleifen seit Jahren als Technologie- und Marktführer. Im Geschäftsjahr 2006/2007 erzielte OKUMA einen Umsatz von umgerechnet fast 1,275 Milliarden Euro, bei einem Gewinn vor Steuern in Höhe von 173 Millionen Euro. Da OKUMA bei Sales und Services auf Handelshäuser setzt, dürfte der reale Endkundenumsatz der Marke schätzungsweise bei sogar knapp 1,6 Milliarden Euro liegen. Die Zahlen basieren auf einem für das Geschäftsjahr (04. 2006 – 03. 2007) gemittelten Umtauschkurs von 148 Yen je Euro. Mit Blick auf Umsatz und Gewinn ist besonders bemerkenswert, dass OKUMA die Rekordzahlen mit weltweit lediglich rund 2.500 Mitarbeitern realisiert hat.

Ein weit über dem Branchendurchschnitt liegender Prozentsatz des Gewinns wird in die Forschung investiert. OKUMA ist der einzige Werkzeugmaschinenhersteller, der eigene CNC-Steuerungen, digitale Antriebe und absolute Wegmesssysteme entwickelt und produziert – und das seit über 40 Jahren! Die Zahl der seitdem mit OSP-Steuerung ausgelieferten Maschinen summiert sich aktuell auf rund 152.000. In diesem Jahr werden voraussichtlich weitere 8.000 CNC-Antriebs-Sensor-Pakete „verbaut“ – Tendenz stark steigend!

OKUMA-Anwender profitieren nicht zuletzt durch diese mechatronische Gesamtkompetenz von höchster Verfügbarkeit, unerreichter Langzeitpräzision und einem häufig konkurrenzlosen Wiederverkaufswert.

Kontakt:

www.hommel-gruppe.de