FANUC CNC is ideally suited to Swiss toolmaker Studer’s new internal grinding machine  

Task: To find the right CNC for the new Studer S141, a universal internal grinding machine for flange parts and spindles up to 1300 mm long.  

Solution: Based on a long working relationship with FANUC, Studer opted for a FANUC 31i Model B CNC. A decisive factor in selecting FANUC was proven reliability. The 31i Model B features an integrated "Panel i" that runs Studer software via a dedicated user interface.

Result: The FANUC CNC offers numerous benefits for Studer, including intuitive operation and programming, integrated gauging and sensor technology for process monitoring, a high-speed PMC (an integrated PLC), program memory and up to five PMC channels for simultaneous execution of independent PMC programs at maximum speed.

CNC für die Zukunft

Neue Studer-Schleifmaschinenplattform mit neuer FANUC-Steuerung

Das Innenschleifen von Flanschteilen oder bis zu 1300 mm langen Spindeln – für die neue Studer S141 ist beides kein Problem. Die im Herbst 2014 vorgestellte Maschine ist der erste Vertreter einer neuen Maschinenplattform fürs universelle Innenschleifen, der auf der EMO 2015 weitere Größenmodelle folgen. Neben verschiedenen neuen Funktionen wartet die S141 auch mit der jüngsten FANUC CNC 31i-B auf, die gegenüber ihrem Vorgängermodell ebenfalls zahlreiche Verbesserungen mit sich bringt.

Mit der S141 plant Studer ein neues Marktsegment zu erobern. Die Universal-Innenrundschleifmaschine, von der es ab der EMO 2015 weitere Größen geben wird, eignet sich ideal zum Schleifen langer Werkstücke bis zu 1300 mm, wie zum Beispiel Spindelwellen, Spindelgehäusen, Rotorwellen oder Achsen. Während kurze Bauteile lediglich ins Futter aufgenommen werden, lassen sich lange zusätzlich mit einer Lünette abstützen.

Die von Grund auf neu entwickelte S141 überzeugt schon auf dem Papier: Die maximale Schleiflänge beträgt innen 250 mm und außen 150 mm. Der Schwingdurchmesser über dem Tisch liegt bei maximalen 400 mm, und das Werkstückgewicht darf bis zu 250 kg betragen. Der Name Studer steht auch bei der S141 für Präzision, die sich zunächst auf das Granitan®-Maschinenbett mit seinem bekanntermaßen guten Wärme- und Dämpfungsverhalten stützt. Die großen Führungsbahnabstände und die steif gebauten Schlitten tragen zu großer Stabilität bei, die für eine dynamische Präzisionsbearbeitung unabdingbar ist. Zusätzlich sind alle genauigkeitsbestimmenden Komponenten temperaturstabilisiert.

Leistungssteigernde Neuheiten wie das patentierte Führungsbahnsystem StuderGuide® sorgen für schnelle, hochpräzise Achsbewegungen. Insbesondere, da alle Achsen mit Linearantrieben ausgerüstet sind. Auch der Schleifspindel-Revolver mit bis zu vier Schleifspindeln (davon maximal zwei Außenschleifspindeln) wird direkt angetrieben und ist damit außerordentlich schnell. Zum achsparallelen Schleifen von Konen und Kegeln lässt sich der Werkstücktisch automatisch schwenken. Für jede Anwendung hält Studer die passende Abrichtstrategie auf bis zu zwei Abrichtstationen bereit. Zudem wurde ein Messtaster integriert, der die Längsposition axial und radial bestimmen kann.

Die CNC: bewährt zuverlässig und zukunftsorientiert

Auf Steuerungsseite setzt Studer auf bewährte Technologie und gute Erfahrungen, wie Wolfgang Labus, Leiter Product Engineering, betont: „Bereits seit 1992 arbeiten wir im Bereich Steuerungs- und Antriebstechnik partnerschaftlich mit FANUC zusammen. Insbesondere schätzen wir die hohe Zuverlässigkeit der FANUC-Hard- und Software, die auch für neu auf den Markt gebrachte Produkte gilt. Darum haben wir nicht gezögert, unsere Neuentwicklung S141 mit der ebenfalls relativ neuen FANUC Steuerungsgeneration 31i Model B auszustatten.“

Wie bereits die bisher für Studer-Maschinen eingesetzten FANUC-Steuerungen verfügt auch die gewählte Variante über einen integrierten FANUC Industrie-PC „Panel i“, auf dem die Studer Software mit eigener Bedienoberfläche läuft. Dazu gehört zum Beispiel das StuderPictogramming, bei dem der Bediener die einzelnen Schleifzyklen aneinander reiht und der ISO-Code vom PC generiert wird. Die Software zur Schleifscheibenvermessung Studer Quick-Set reduziert die Umrichtzeiten bis zu 90 Prozent.

Die von Studer entwickelten Programme StuderWIN und StuderSIM eignen sich für vielfältige Applikationen im Innenschleifen und ermöglichen das sichere Programmieren von allen Basiszyklen für das Schleifen, Abrichten und prozessunterstützende Messen. Vor allem StuderWIN überzeugt durch Mikrofunktionen, mit denen sich Schleif- und Abrichtablauf frei programmieren lassen, um den Schleifprozess zu optimieren. Softwareoptionen für die Schleiftechnologie-Berechnung, optimiertes Abrichten sowie Kontur-, Gewinde- und Formenschleifen erhöhen zusätzlich die Funktionalität der Maschine.

Markante Weiterentwicklungen

Die Entwicklungen auf Software- und Steuerungsebene haben sich in den letzten Jahren fortgesetzt, wovon die S141 profitiert. So wurden Mess-, Anfunkerkennungs-, Lade- und Handlingssysteme mit der FANUC-Steuerung gekoppelt, so dass sie direkt aus der Bedienoberfläche heraus angesteuert werden können. Wolfgang Labus erklärt: „FANUC gibt uns die Möglichkeit, unsere Messsteuerung, die Sensortechnik zur Prozessüberwachung sowie Anfunkerkennung und automatische Auswuchtsysteme voll in die Steuerung zu integrieren, was eine bedienerfreundliche, einheitliche Programmierung der verschiedenen Systeme erlaubt.“ Auch der 15"-Touchscreen der FANUC 31i-B erleichtert das intuitive Bedienen und Programmieren der Maschine. Alle Bedienungselemente sind übersichtlich und ergonomisch sinnvoll angeordnet. Für das einfache Einrichten nahe am Schleifprozess hat Studer ein prozessgerechtes Handbediengerät entwickelt, das problemlos mit der FANUC-CNC zusammenarbeitet.
Die S141 zeichnet sich außerdem durch fortschrittliche Antriebstechnik aus – mit Linearmotoren in allen Achsen. „Leider nicht von FANUC“, wie Wolfgang Labus bemerkt. „Es wäre natürlich ideal, wenn alles aus einem Haus kommt und in einem Leistungsverbund im Schaltschrank verbaut wäre. Aber es zeigt auch, dass FANUC die Möglichkeit hat, in Ausnahmefällen Fremdprodukte zuzulassen, und die entsprechenden technischen Parameter zur Verfügung stellt, damit alle Antriebselemente optimal mit der Steuerung abgestimmt werden können.“

Bei der Entwicklung der S141 gab es von FANUC-Seite noch keine passenden Linearantriebe. Aber das könnte sich in nächster Zeit ändern, erwähnt Antoine Ferrari, der für Studer zuständige FANUC Sales Engineer: „Unsere gerade neuentwickelte Linearmotorserie LiS D1 hat deutlich kompaktere Baumaße und daher höhere Leistungsdichte. Das neue 4500 N-Modell ist zum Beispiel um 50 mm schlanker als das bisherige.“


Partnerschaftliche Zusammenarbeit
Studer hat aufgrund der langjährigen Partnerschaft großes FANUC-Know-how im Haus. Doch bei Neuentwicklungen wie bei der S141 sind laut Wolfgang Labus die Steuerungs- und Antriebsspezialisten der Schweizer FANUC-Niederlassung in Biel von Anfang an mit im Boot. In der Regel werden die Antriebe gemeinsam ausgelegt und die Steuerungsausstattung besprochen. „Die Unterstützung, die wir da erfahren ist wirklich sehr gut“, urteilt der Leiter Product Engineering. „Zuletzt haben wir sogar leihweise eine komplette Steuerung bekommen, um schon im Vorfeld der Prototypenfertigung Schnittstellen und andere Anforderungen an die CNC testen zu können.“

Auf diese Weise ist sichergestellt, dass alle Basisfunktionen schon frühzeitig passen. Wenn die neue Maschine dann in Serie geht, werden meistens weitere Anpassungen notwendig, zum Beispiel Schnittstellen fürs Datenhandling der Kunden. Wolfgang Labus konkretisiert: „Immer häufiger wollen Kunden wissen, welches Werkstück wann und mit welcher Güte geschliffen wurde. Sie wollen die Maschinendaten und Messergebnisse dokumentiert haben, wozu passende Schnittstellen vorhanden sein müssen. Das ist eine Anforderung, die zukünftig immer wichtiger wird.“

FANUC hat sich darauf eingestellt. In der Steuerungsgeneration Model B sind fast ein Dutzend Schnittstellenprotokolle verfügbar, so dass die CNC mit vielen peripheren Geräten kommunizieren kann. Neben dem üblichen Profibus steht seit kurzem auch ProfiNET zur Verfügung. Zudem werden FL-Net, EtherNet/IP, Fast Ethernet, MOD-Bus und weitere Protokolle unterstützt.

Schnelle PMC unterstützt die peripheren Einrichtungen

Gerade für die peripheren Einrichtungen hat die neuen CNC Serie 3xi Model B einige Vorteile zu bieten. Ihre Hochgeschwindigkeits-PMC (eine integrierte SPS) ist dreimal so schnell wie die bisherige, und der verfügbare Programmspeicher hat sich ebenfalls verdreifacht. Bei anspruchsvollen Bearbeitungen kommt es sehr entgegen, dass in der 31i-B bis zu fünf PMC-Kanäle zur Verfügung stehen, die die simultane Ausführung von unabhängigen PMC-Programmen in höchster Geschwindigkeit ermöglichen.

Für den Leistungsschub verantwortlich sind ein schneller PMC-Prozessor und der durch neue Bus-Technologie beschleunigte Datentransfer zwischen CNC und PMC. Antoine Ferrari weist auch auf den FANUC I/O-Link i hin, der deutlich leistungsstärker als Vorgänger ist. Er kann pro Kanal doppelt so viele PMC-E/A-Signale übertragen, und es können jetzt 24 statt 16 Gruppen angeschlossen werden. Die Verbesserung wirkt sich unter anderem vorteilhaft auf die integrierte Sicherheitsfunktion „Dual Check Safety“ aus: Ein einziges I/O-Link i Kabel genügt, um die sicheren Signale zu übertragen.
Mit dem Einsatz des I/O-Link i sind auch neue Diagnosemöglichkeiten verbunden. Über die sogenannte präzise Fehlerstellen-Erkennung kann der Anwender feststellen, ob ein digitaler Ausgang defekt oder unterbrochen ist. Am CNC-Bildschirm wird dann die Fehlerquelle angezeigt, was die Diagnosezeit extrem verkürzt. Im Sinne einer Vorbeugenden Wartung ist auch die „leackage detection function“ interessant, mit der die Isolationswiderstände der Motoren überwacht werden. Drohende Motorausfälle können so frühzeitig erkannt und von der Instandhaltung geplant ersetzt werden.

Durchgängig energieeffizient
Als Zeichen für Energieeffizienz tragen Studer-Maschinen sowohl das Label „Blue Competence“ des Verbandes Deutscher Maschinen und Anlagenbau e.V. (VDMA) als auch das eigene Label BluePlus, das für umfangreiche Maßnahmen steht, die zur Reduzierung des Energieverbrauchs bei den Maschinen führen. Wolfgang Labus erklärt: „Wir erreichen die Verbesserungen in erster Linie durch den Einsatz unserer optimierten SW, sowie mit konstruktiven Maßnahmen im Bereich der Kühlmittelversorgung und der Absauganlage. Auch die Verwendung von energieoptimierten Elektrokomponenten – zu denen FANUC im Bereich der Steuerungs- und Antriebstechnik beiträgt – gehört zum BuePlus-Konzept.“

FANUC konnte zum Beispiel hardwareseitig durch den Einsatz neuester Leistungselektronik die Verlustleistung der Antriebe nochmals um zehn Prozent reduzieren. Auf Softwareebene kann der Anwender zum Beispiel mit der „Energy Saving Level Selection Function“ die gewünschte Energiesparstufe einstellen. Je nach den Erfordernissen der Bearbeitung steht ihm die Wahl offen zwischen voller Leistung und optimaler Energieausnutzung, die in der Regel eine etwas langsamere Bearbeitung zur Folge hat.

Auch die weiteren Modelle S131 und S151 werden mit der FANUC CNC 31i-B auf den Markt kommen. Doch Wolfgang Labus hat noch eine weitere neue FANUC CNC im Blick, die Kompakt-CNC 0i-F: „Das ist für uns die Alternative für das untere Segment unserer verschiedenen Typenreihen, die nur wenige Achsen haben und keine Mehrkanaligkeit benötigen.“

Mit der zur AMB 2014 erstmals in Europa präsentierte 0i-F stellte der CNC-Weltmarktführer sein „Seamless Concept“ vor. Dieses besagt, dass alle FANUC CNC-Steuerungen einheitlich aufgebaut und vergleichbar zu bedienen sind. Das erleichtert die Konstruktion modular aufgebauter Maschinenreihen, den Betrieb, die Wartung und den Service.

Schweizer Spitzenqualität im Schleifen
Die Fritz Studer AG, Steffisburg, beschäftigt rund 800 Mitarbeiter und gehört zusammen mit den deutschen Unternehmen Schaudt und Mikrosa zur Technologiegruppe Rundschleifen innerhalb der United Grinding Group. Studer kann über 100 Jahre Erfahrung in der Entwicklung und Produktion von Präzisionsrundschleifmaschinen vorweisen. Mit etwa 22.000 ausgelieferten Anlagen gilt Studer als Markt- und Technologieführer im Universal-, Außen-, Innen- sowie Unrundschleifen. Das Produktprogramm umfasst sowohl Standardmaschinen als auch komplexe Systemlösungen im Hochpräzisions-Rundschleifen für die Bearbeitung kleiner und mittelgroßer Werkstücke. Außerdem bietet Studer Software

Verwendete FANUC-Produkte