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Spannsystem

Nullpunktspannsysteme drücken die Rüstzeiten nach unten

| Redakteur: Bernhard Kuttkat

Leistungsfähige Werkzeugmaschinen und Werkzeuge allein reichen nicht, um wirtschaftlich zu fertigen. Genauso wichtig sind Spannmittel und Spannsysteme, die die Rüstzeiten minimieren. Nullpunktspannsysteme bringen in dieser Hinsicht einige Vorteile mit sich.

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Bild 1: Während andere noch umständlich an der Maschine rüsten, beschleunigt das Nullpunktspann-system Unilock gewaltig den Takt in der Produktion.
Bild 1: Während andere noch umständlich an der Maschine rüsten, beschleunigt das Nullpunktspann-system Unilock gewaltig den Takt in der Produktion.
( Archiv: Vogel Business Media )

So erspart die einheitliche Schnittstelle für alle Bearbeitungen ein teures Umspannen der Werkstücke. Das µm-genaue Spannen sichert eine höchste Bearbeitungsqualität. Aufgrund der rüstzeitreduzierung werden die Stillstandzeiten der Maschinen minimiert.

Auf Nullpunktspannsystemen lassen sich Werkstück, Vorrichtungen und Spannmittel in einem Arbeitsgang schnell und präzise positionieren, fixieren und spannen. Sie verkürzen auf diese Weise drastisch die Rüstzeiten und sind damit ein entscheidender Faktor, wenn es um Kosteneinsparungen in der Prozesskette geht.

Besonders bei Kleinserien und großer Variantenvielfalt der Werkstücke lassen sich mit Nullpunktspannsystemen ganz erhebliche Kostenvorteile erzielen, zum Teil bis zu 90%, meint der Spannmittelspezialist Schunk. Das Lauffener Unternehmen entwickelt sein Nullpunktspannsystem Unilock ständig weiter (Bild 1). Aufgrund seiner einheitlichen Schnittstelle und der Variantenvielfalt nimmt das System laut Unternehmen eine Spitzenstellung unter den Nullpunktspannsystemen ein.

Der Druck auf die Prozesskosten wird in der metall- und kunststoffverarbeitenden Industrie immer größer. Vorteile in dem hart umkämpften Markt erzielen gerade die Unternehmen, die es schaffen, bei konstanter Qualität Rüstkosten zu reduzieren und Fertigungszeiten zu minimieren. In neuen Verfahren und durchdachten Techniken steckt dabei ein erhebliches Potenzial, das bei weitem noch nicht voll-ständig ausgeschöpft wird, so der Hersteller.

Einsparpotenziale werden zu wenig genutzt

Zahlreiche Betriebe verzichten beispielsweise trotz der enormen Vorteile und Einsparpotenziale immer noch auf den Einsatz von Nullpunktspannsystemen. Während die Anbieter von Werkzeugmaschinen immer schnellere Konzepte auf den Markt bringen und die Maschinen inzwischen mit höchster Geschwindigkeit zerspanen, rüstet der Bediener zum Teil noch immer umständlich und zeitraubend am T-Nuten-Tisch um.

Besonders bei Kleinserien und bei großer Werkstückvielfalt, aber auch im automatisierten Produktionsprozess gewinnt die Wahl der richtigen Spannmittel und Spannsysteme zunehmend an Bedeutung. Für Hersteller im Bereich der Zerspanung bedeutet das: Es lohnt sich, Haupt- und Nebenzeiten kritisch zu durchleuchten.

Einsparpotenzial von bis zu 90%

Wer optimale Rationalisierungseffekte erzielen will, braucht neben entsprechenden Maschinen auch sichere und schnell umrüstbare Spannsysteme. Schunk bietet dazu eine Reihe pneumatisch und hydraulisch betätigter Spannelemente an. Absoluter Renner, so das Unternehmen, ist dabei das Unilock-Nullpunktspannsystem. Mit ihm werden Werkstücke und Spannvorrichtungen innerhalb weniger Sekunden referenzgenau fixiert, positioniert und gespannt.

Durch das hauptzeitparallele Rüsten der Werkstücke außerhalb der Maschine minimieren sich die Stillstandzeiten enorm. Anwendungsbeispiele aus der metallverarbeitenden Betrieben belegen, dass mit Einsatz des Systems die Rüstkosten um bis zu 90% reduziert werden können.

Zudem wird bei Einsatz eines Nullpunktspannsystems die Flexibilität erheblich gesteigert. Ohne auf einen Bezugspunkt achten zu müssen, kann der Bediener das Bearbeitungsprogramm jederzeit unterbrechen, das Werkstück beziehungsweise die Spannvorrichtung ausspannen und auf einer anderen Maschine weiter bearbeiten. Er kann es auf einer Messmaschine messen oder nach Erledigung eines eiligen Auftrags innerhalb kürzester Zeit wieder auf die Ausgangsmaschine umrüsten.

µm-genauer sicherer Halt

Basis des Nullpunktspannsystems sind pneumatisch betätigte Spannmodule, die entweder im Maschinentisch integriert oder in Vorrichtungsplatten montiert sind, wird erläutert. Sind diese Module einmal ausgerichtet und fixiert, liegt der Referenzpunkt der Maschine fest. Die Module spannen Werkstückträgerpaletten, Spannelemente oder Werkstücke über einen oder mehrere Spannbolzen.

Die eigentliche Spannung erfolgt durch einen Spannbolzen, der direkt im Werkstück oder in der Spannvorrichtung angebracht ist. Dieser Spannbolzen wird über die im Nullpunktspannmodul radial angeordneten Spannschieber eingezogen und verriegelt.

Die Fixierung beziehungsweise Positionierung erfolgt bei über einen Kurzkegel. Dies gewährleistet den Angaben nach eine Wechselwiederholgenauigkeit von < 0,005 mm. Die Verriegelung erfolgt mechanisch über ein Federpaket, ist selbsthemmend und formschlüssig. Dabei werden Haltekräfte von bis zu 75 000 N erreicht.

Im Gegensatz zu diversen anderen Nullpunktspannsystemen muss beim federgespannten Unilock-System während der Bearbeitung der Werkstücke keine Druckluft anliegen, so der Hersteller. Die Werkstücke bleiben selbst dann sicher gespannt, wenn der Druck im Luftsystem plötzlich abfallen sollte. Um die Spannmodule zu entriegeln, genügt ein Systemdruck von 6 bar, wie er in jeder Druckluftanlage anliegt.

Blitzschneller Wechsel ist möglich

Mit insgesamt zehn Modultypen, die Einzugskräfte zwischen 5000 und 25 000 N aufweisen, bietet Schunk für jede Anwendung die geeignete Lösung und ein Höchstmaß an Flexibilität. Zum wahren Rüstzeitenkiller wird das System durch seine einheitliche Schnittstelle: Aufgrund einer einzigen Spannbolzengröße ist sichergestellt, dass das Werkstück quasi im fliegenden Wechsel von Maschine zu Maschine, von Modul zu Modul, von Bearbeitung zu Bearbeitung wandern kann. Ein entscheidender Faktor, gerade wenn es um die Planung einer zukunftssicheren Spannlösung geht, stellt das Unternehmen fest.

Fixpunkt in der automatisierten Fertigung

Aufgrund der enormen Vorteile und unter Anbetracht des immer weiter steigenden Kostendrucks wird das Nullpunktspannsystem mit großem Erfolg zunehmend auch in Automatisierungsabläufe integriert und bietet dort beste Gewähr für exaktes Spannen der Werkstücke und Vorrichtungen mittels Roboter und Handlinggeräten. Voraussetzung für diesen Einsatz sind mit der Maschinensteuerung verknüpfte Überwachungs- und Kontrollfunktionen für die Spannmodule. Automatisierte Bearbeitungszentren ermöglichen es mit Unilock, dass Werkstücke von einem Roboter aus einem Regalsystem gegriffen, im Maschinenraum referenzgenau fixiert und nach der Bearbeitung wieder im Regalsystem abgelegt werden.

Noch während der Roboterarm mit der Spannpalette in den Arbeitsraum schwenkt, erfolgt über die Maschinensteuerung der Befehl zum pneumatischen Entriegeln der Module. Die konische Zentrierung des Spannbolzens stellt dabei sicher, dass das Werkstück auch schräg ein- und ausgehoben werden kann. Ein zweiter Steuerimpuls der Maschine sorgt anschließend dafür, dass keine Druckluft mehr anliegt und so das Modul über Federkraft verriegelt wird. Mit automatisierten Bearbeitungszentren können komplette Schichten mannlos gefahren werden. Das erhöht die Flexibilität, steigert die Leistung und reduziert erheblich die Kosten.

Gleichzeitige Bearbeitung von fünf Seiten

Eine Besonderheit stellt das Modul NSE 138-T dar (Bild 2). Es wurde speziell für Aufspanntürme (Bild 3) konzipiert. Durch die geringe Aufbauhöhe von 11 mm kann es direkt an der Planfläche von Spanntürmen angelegt und verschraubt werden. Der Vorteil: Aufspanntürme aus Stahl, Guss oder Alumini-um benötigen nur eine relativ geringe Turmwandung. So können auch Standard Aufspanntürme, die es kostengünstig „von der Stange“ gibt, problemlos verwendet werden. Spanntürme oder Spannwürfel (Bild 4) bieten die Möglichkeit, mehrere Werkstücke, die die gleiche Aufspannung benötigen, gleich-zeitig zu bearbeiten.

Dabei lassen sich die Spannmodule einzeln oder gruppenweise entriegeln, was bei einer Mehrfachspannung besonders wichtig ist. Werden die Spanntürme selbst wieder mit Nullpunkt-Spannbolzen versehen, kann der komplette Turm außerhalb der Maschine gerüstet werden, während die Werkstücke auf einem anderen Turm in der Maschine bearbeitet werden. Anschließend werden die kompletten Türme über das Nullpunktspannsystem in kürzester Zeit ausgetauscht, positioniert und fixiert. Alternativ dazu können die Werkstücke auf Paletten vorgerüstet und dann im Spann-turm fixiert werden.

Geringe Kosten und kurze Reaktionszeiten

Wer heute in der zerspanenden Fertigung erfolgreich sein will, muss zum einen günstig produzieren und zugleich schnell reagieren können. Das Nullpunktspannsystem leistet dazu laut Hersteller einen doppelten Beitrag. Das Nullpunktspannsystem macht ein unkompliziertes, präzises und schnelles Umrüsten von Spannmittel und Werkstück möglich. Es spart damit Zeit und Kosten. Gerade Kunden, mit breitem Leistungsspektrum, Variantenvielfalt und kleinen Serien erkennen zunehmend die Vorteile einer einheitlichen und durchgängigen Nullpunktspannlösung. Dabei werden selbst große Werkstücke, wie etwa die Lande-klappen großer Verkehrsflugzeuge sicher, schnell und µ-genau fixiert.

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