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WB Werkstatt + Betrieb 03/2019

Spannmittel für automatisierte Maschinenbeladung

Rationalisierungspotenziale, Maschinenautomation, mannlose Fertigung, Smart Clamping

Der Trend zur automatisierten Beladung von Werkzeugmaschinen wirkt sich auch auf die Spanntechnik aus: Immer mehr Spannmittel werden gezielt auf die Anforderungen mannloser Prozesse zugeschnitten und ermöglichen den kontinuierlichen Betrieb.

Während die Visionäre im Digital Lab bei Schunk bereits an hochautomatisierten, vollständig vernetzten und autonom agierenden Greif- und Spannsystemen forschen, konzentrieren sich die produktnahen Entwicklungsprojekte auf systematische Prozessoptimierungen, die ihre Wirkung unmittelbar am Markt entfalten. So wurden kraftbetätigte Drehfutter und stationäre Spannsysteme, also die klassischen Spannmittel für automatisierte Zerspanungsprozesse, sukzessive überarbeitet und an die veränderten Anforderungen moderner Maschinen- und Beladungskonzepte angepasst.

Bei kleinen und mittleren Losgrößen gewährleistet das Palettiersystem Vero-S NSA plus eine hohe Prozesssicherheit, Flexibilität und Wirtschaftlichkeit (© Schunk)

Zusatzeffekte bei Varianz, Taktzeiten und Energieeffizienz

Für das Kraftspannfutter Rota NCO beispielsweise hat Schunk ein spezielles Backenschnellwechselsystem entwickelt, das einen manuellen, werkzeuglosen Backenwechsel in unter einer Minute mit einer Wiederholgenauigkeit von bis zu 0,02 mm ermöglicht. Mithilfe unterschiedlicher Standardbackensätze und individuell projektierter Sonderbacken lässt sich so bei minimalen Rüstzeiten eine große Teilevarianz über eine automatisierte Beladung abdecken. Mittlerweile geht Schunk sogar noch einen Schritt weiter und installiert erste Anwendungen mit vollautomatisiertem Backenwechsel, so dass keinerlei Bedienereingriff mehr erforderlich ist. Das Handlingsystem übernimmt dann also nicht nur die Beladung des Drehfutters, sondern auch den Wechsel der Spannbacken, entweder einzeln Backe für Backe oder – besonders effizient – für einen kompletten Backensatz auf einmal.

Einen anderen Ansatz verfolgt das Leichtbau-Drehfutter Schunk Rota NCE, das auf größtmögliche Effizienz in der Großserienfertigung getrimmt ist und ebenfalls automatisiert beladen werden kann. Es vereint in einem einzigen Drehfutter die Aspekte Leichtbau, Belastbarkeit und eine große Futterbohrung. Im Vergleich zu herkömmlichen Drehfuttern wurde die Massenträgheit je nach Baugröße um bis zu 40 Prozent reduziert. Der Effekt: Das Drehfutter lässt sich deutlich schneller beschleunigen und abbremsen als herkömmliche Kraftspannfutter. Vor allem in der Großserienfertigung wirkt sich die reduzierte Masse in Form verkürzter Taktzeiten und eines reduzierten Energieverbrauchs aus. Eine ähnliche Strategie verfolgt der Hersteller beim speziell abgedichteten, wartungsarmen Kraftspannfutter Rota NCA, das ebenfalls im Gewicht reduziert wurde und dank seiner besonderen Geometrie insbesondere auf modernen Dreh-Fräszentren eine gute Zugänglichkeit ermöglicht. Die große Durchgangsbohrung prädestiniert dieses Futter auch für die automatisierte Stangenbeladung.

Als Rüstzeitkiller bei hochpräzisen Bearbeitungen gelten die Hydrodrehspannfutter mit axialem Niederzug. Umständliches Ausrichten und Anschrauben beim Spannmittelwechsel können entfallen (© Schunk)

Hohe Spannwiederholgenauigkeit im automatisierten Betrieb

Neben Kraftspannfuttern spielen insbesondere bei hochgenauen, kreisrunden Spannungen auch hydrodehntechnische Lösungen ihre Vorteile in der automatisierten Beladung aus, beispielsweise beim Wälzschleifen, Wälzfräsen, Stoßen, Drehen und Hobeln, aber auch beim Wuchten, Messen und Prüfen. Schlanke Hydrodehnspannwerkzeuge mit dem patentierten Axialrückzug etwa sind eine wirkungsvolle Lösung, um bei höchster Genauigkeit die Rüstzeiten zu minimieren und zusätzlich Kosten einzusparen. Sie zentrieren und spannen die Werkstücke innerhalb kürzester Zeit mit einer Wiederholgenauigkeit < 0,003 mm pro Schnittstelle. Zusätzlich gewährleistet der Axialrückzug eine vollständige Plananlage, indem das Werkstück durch eine Membrane axial an die Planfläche gezogen wird. Das verhindert selbst kleinste Taumelfehler und sorgt für eine hohe Stabilität bei der Bearbeitung. Da die Hydrodehntechnologie präzise zur Achsmitte zentriert, können Prozesse vollautomatisiert mit kürzesten Taktzeiten ablaufen, ohne dass Einmesszyklen berücksichtigt werden müssen. Auf Wunsch gibt es die stets werkstückspezifisch produzierten Spannfutter oder Spanndorne mit einer zweiten Hydraulikübergabe und einem Luftanschluss, um eine Anlagekontrolle zu ermöglichen.

Schlanke Palettiersysteme für maximale Flexibilität

Einen besonders flexiblen und zugleich prozessstabilen Spannmittelwechsel ermöglichen standardisierte Palettiersysteme, wie das flache Palettiermodul Schunk Vero-S NSA plus, das im Gegensatz zu anderen Spannsystemen während der Bearbeitung keinerlei Energie benötigt. Bei ihm sorgt ein innenliegendes Federpaket für eine dauerhafte und sichere Spannung, auch dann, wenn der Druck im Luftsystem plötzlich abfallen sollte. Dank patentiertem Eil- und Spannhub erreicht es Einzugskräfte bis 15 000 N und Haltekräfte über 100 000 N. Sämtliche Funktionsteile, wie Grundkörper, Spannschieber und Spannringe sind in gehärtetem Edelstahl ausgeführt und damit absolut korrosionsbeständig. Beim automatisierten Wechsel reinigt ein zwangsgeleiteter Luftstrom die Planflächen und den Kurzkegel und stellt so eine spanfreie Plananlage der Palette sicher. Zentrierringe übernehmen anschließend eine referenzgenaue Positionierung. Spannschieber sorgen für eine formschlüssige, selbsthemmende Fixierung. Über eine Staudruckabfrage lassen sich sämtliche Prozessschritte zuverlässig überwachen. In Kombination mit den schlanken, störkonturminimierten Leichtbaukupplungen Schunk NSR ist ein besonders prozessstabiler Palettenwechsel realisierbar, der mithilfe induktiver Näherungsschalter überwacht werden kann.

Das gewichtsoptimierte Design führt beim Rota NCE zu einer bis zu 40 Prozent reduzierten Massenträgheit. Vor allem in der Serienfertigung überzeugt das Drehfutter mit einer hohen Dynamik, Wirtschaftlichkeit und Energieeffizienz (© Schunk)

Automationsmodul mit integrierter Medienübergabe

Dass auch klassische Nullpunktspannmodule speziell für automatisierte Prozesse optimiert werden können, zeigt das Automationsmodul Schunk Vero-S NSE-A3 138. Für den zuverlässigen Werkstück- und Spannmittelwechsel ist das Automationsmodul mit einer leistungsfähigen Abblasfunktion ausgestattet, die die Auflagefläche beim Wechselvorgang sorgfältig reinigt. Zusätzlich verhindert ein federbetätigter Konusverschluss, dass Späne oder Schmutz in die Wechselschnittstelle eindringen. Eine enorme Einzugskraft von 8 000 N beziehungsweise 28 000 N mit aktivierter Turbofunktion sowie eine hohe Formstabilität des Modulkörpers kommen der Steifigkeit von automatisierten Schnellwechsellösungen zugute. So können auch hohe Kippmomente und Querkräfte zuverlässig aufgenommen werden. Zentriereinsätze mit Flex-Elementen gewährleisten im automatisierten Betrieb eine wiederholgenaue Lageorientierung sowie eine größtmögliche Prozesssicherheit.

Das Schnellwechselmodul Vero-S NSE-A3 138 , speziell für automatisierte Anwendungen entwickelt, verfügt über eine integrierte Medienübergabe (© Schunk)

Dank einer konischen Passung können die Spannbolzen sehr einfach in die Module gefügt werden. Mithilfe einer integrierten Medienübergabe werden Fluide mit zulässigen Systemdrücken bis 300 bar übergeben, um beispielsweise Spannmittel anzusteuern oder Komponenten zur automatisierten Abfrage zu versorgen.

Integrierte Sensorik treibt Digitalisierung voran

Jüngste Technologiestudien von Schunk verdeutlichen, wohin die Reise geht: Zusätzlich zu ihren mechanischen Qualitäten werden die Spannmittel von morgen immer mehr digitale Features bieten. So ermöglicht beispielsweise das smarte Nullpunktspannmodul Schunk Vero-S NSE-S3 138 eine permanente Überwachung der Einzugskraft und Spannschieberstellung. Hierfür hat Schunk Dehnmessstreifen, Messverstärker sowie induktive Analogsensoren unmittelbar in das Modul integriert. Zudem kann die Anwesenheit der Werkstücke beziehungsweise Spannpaletten mithilfe induktiver Näherungsschalter detektiert werden. So lässt sich sicherstellen, dass der gesamte Spannprozess unter optimalen Bedingungen abläuft. Ein entscheidender Vorteil der smarten Module ist sicherlich deren Kompatibilität zum rein mechanischen Vero-S Programm: Die komplette Intelligenz wurde so geschickt in das Spannmodul integriert, dass die Abmessungen vollständig mit denen des mechanischen Vero-S NSE3 übereinstimmen.

Technologisch noch einen Schritt weiter geht der Kraftspannblock Schunk Tandem KSE 100. Zusätzlich zu einer integrierten Spannweg- und Spannkraftüberwachung lassen sich bei dem intelligenten Kraftpaket sowohl die Spannkraft als auch die Position der Spannbacken individuell an das jeweilige Werkstück anpassen. Damit wird es möglich, die Spannbacken im laufenden Prozess vorzupositionieren und die Zykluszeit zu senken. Zudem lässt sich bei deformationsempfindlichen Teilen die Spannkraft reduzieren, um Deformationen oder Beschädigungen der Oberfläche zu verhindern. Die erforderliche Sensorik ist auch hier vollständig in die Komponente integriert. W

Information & Service

Hersteller

Heinz-Dieter Schunk GmbH & Co. Spanntechnik KG 88512 Mengen Tel. +49 7572 7614-1055 www.schunk.com

PDF-Download

www.werkstatt-betrieb.de/7836089

Diesen Artikel bieten wir Ihnen mit freundlicher Unterstützung von der Redaktion WB Werkstatt + Betrieb kostenlos als PDF-Datei zum Download an.

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Unternehmensinformation

Schunk GmbH & Co. KG Spann- und Greiftechnik

Bahnhofstr. 106-134
DE 74348 Lauffen (am Neckar)
Tel.: 07133 103-0
Fax: 07133 103-2160

Internet:www.schunk.de
E-Mail: info <AT> de.schunk.com


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Seit 30 Jahren begleitet die Fachzeitschrift Schweizer Präzisions-Fertigungstechnik die Exportaktivitäten der Schweizer Werkzeugmaschinen-Industrie. In Zusammenarbeit mit dem SWISSMEM wird ausführlich und praxisorientiert über innovative spanende Verfahren und Trends in der Fertigungstechnik für die industrielle Metallbearbeitung berichtet.


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