Komfort dank Magnet

Spanntechnik – Moderne Magnetspannplatten von Schunk können Rüstzeiten reduzieren oder Werkstücke deformationsarm spannen. Zudem erlauben sie eine optische oder automatisierte Abfrage des Spannvorgangs. So hat der Anwender immer alles unter Kontrolle.

28. Mai 2019
Komfort dank Magnet
Über die patentierte Statusanzeige (hier grün) wird der Spannzustand von Schunk-Magnos-Quadratpolplatten signalisiert. (© Schunk)

Das Geheimnis der deformationsfreien Werkstückspannung per elektrisch aktivierter Permanentmagnettechnik liegt zum einen in den beweglichen Polverlängerungen, zum anderen in den optimierten Störkonturen. Vergleichbar mit einem Wasserbett legen sich die beweglichen Polverlängerungen bei elektrisch aktivierten Quadratpolplatten flexibel ans Werkstück an und gleichen in der ersten Aufspannung Werkstückunebenheiten aus.

Ferromagnetische Rohteile lassen sich auf diese Weise deformationsfrei spannen und in einem einzigen Arbeitsgang von fünf Seiten bearbeiten. In der zweiten Aufspannung sind Werkstückebenheiten zu realisieren, die sich mit keinem mechanischen Spannmittel erzielen lassen: Planparallelitäten von bis zu 0,02 Millimeter sind in der Praxis keine Seltenheit.

Anders als bei herkömmlichen Aufspannungen mit Spannbacken oder Spannpratzen bleiben punktuelle Beschädigungen oder Werkstückverspannungen aus. Stattdessen sollen Anwender von maximaler Spanngenauigkeit und erzielbarer Werkstückebenheit profitieren. Vor allem bei großflächigen Stahlplatten kommt dieser Vorteil zum Tragen. Die flächige Spannung minimiert Vibrationen und schont die Maschinenspindel sowie die Werkzeugschneiden. Das ferromagnetische Werkstück wird einfach aufgelegt und die Magnetspannplatte über einen kurzen Stromimpuls aktiviert. Innerhalb weniger Sekunden sorgt der Permanentmagnet für dauerhaft sicheren Halt, ohne dass eine weitere Energiezufuhr nötig ist.

Quadratisch und präzise

Wohin die Reise geht, zeigt Spannspezialist Schunk mit seinen Quadratpolplatten: Sämtliche Standardplatten aus dem Katalogprogramm sind mittlerweile serienmäßig mit einer patentierten Statusanzeige ausgestattet, die permanent den aktuellen Spannzustand signalisiert – also auch dann, wenn die Magnetspannplatte von der Steuerung abgekoppelt wurde. So hat der Maschinenbediener jederzeit die Kontrolle, ob die Magnetspannplatte auf dem Maschinentisch aktiviert wurde oder nicht. Anhand der Anzeige kann er jetzt jederzeit prüfen, ob sämtliche Magnetspannplatten im Werkzeugmagazin ordnungsgemäß aktiviert sind.

Den Gedanken der einfachen Ansteuerung und Spannzustandsüberwachung verfolgt Schunk auch bei der modular aufgebauten Steuereinheit Schunk KEH plus. Je nach Basisvariante steuert sie ein, zwei, vier oder acht Quadrat- oder Radialpolplatten an – wahlweise direkt oder mithilfe von Verbindungsboxen über die Steuereinheit. Die Steuereinheit gibt Auskunft über den aktuellen Spannzustand der Magnetspannplatten. Eine 16-stufige Haltekraftregulierung erleichtert die Ausrichtung der Werkstücke und ermöglicht das Spannen dünner Bauteile. Darüber hinaus können die Magnetspannplatten in automatisierten Anwendungen direkt von der Maschinensteuerung betätigt werden.

Um die Prozesssicherheit zu gewährleisten, ist eine detaillierte Abfrage jeder einzelnen Magnetspannplatte möglich. Hierfür wird der jeweilige Spannzustand über ein PLC-Interface an die übergeordnete Anlagensteuerung übertragen. Die Handfernbedienung Schunk Magnos HABE KEH plus ermöglicht eine bequeme manuelle Ansteuerung von bis zu acht Magnetspannplatten sowie deren individuelle, 16-stufige Haftkraftregulierung. Via LCD-Display und LED informiert die Steuerung den Bediener kontinuierlich über den jeweiligen Spannzustand der angeschlossenen Magnetspannplatten. Störungen werden über das Display in Form von Fehlercodes angezeigt.

Über eine App können registrierte Anwender bald kostenlos unterschiedliche Spannsituationen auf den Magnos-Quadratpol- oder Radialpolplatten simulieren. Nach Eingabe der Eckdaten zu Werkstück, Schnittparametern und Plattentyp ermittelt die App, ob die Haltekräfte für die Bearbeitung ausreichen. Mit dem digitalen Tool ermöglicht Schunk eine sehr schnelle Beurteilung von Zerspanungsoperationen. Zudem können Anwender mögliche Reserven der Magnetspanntechnologie optimal ausschöpfen.

Durchgängig überwachen

Einen deutlichen Schritt in Richtung smarte Fertigung geht die Technologiestudie des Magnos Force Measuring Systems. Die intelligente Magnetspannlösung erfasst vollautomatisch die jeweilige Position und Größe der auf der Magnetspannplatte platzierten Werkstücke und ermittelt präzise die individuelle Spannkraft. Damit schafft das System die Voraussetzung für eine durchgängige Prozessüberwachung sowie für eine automatische Anpassung der Bearbeitungsparameter an die Größe und Beschaffenheit der einzelnen Werkstücke.

So können künftig bei großer Polabdeckung und damit hoher Spannkraft der Vorschub oder die Schnittgeschwindigkeit individuell erhöht beziehungsweise bei geringer Polabdeckung oder schwach ferromagnetischen Werkstücken so reduziert werden, dass eine prozessstabile Bearbeitung gewährleistet ist.

Potenzielle Einsatzgebiete des Systems sind die Bearbeitung mittlerer und kleiner Losgrößen mit automatisiertem Teilehandling sowie Bearbeitungen, bei denen eine umfassende Prozessüberwachung erforderlich ist. Damit soll das System den Weg zu erstklassig vernetzten, hochtransparenten und flexiblen Prozessen für die Industrie 4.0 bahnen.

In einem konkreten Beispiel aus der Praxis unterstützen Magnetspannpakete die Fertigung von Einzelteilen und kleinen Losgrößen auf modernen Fräs-Drehzentren. Denn gerade hier sind mit der Werkstückspannung per Magnet laut Schunk enorme Effekte möglich: Während Lohnfertiger bei mittleren Bauteilgrößen für herkömmliche Aufspannungen mit Spannpratzen im Durchschnitt rund eine Stunde veranschlagen, ist der Rüstvorgang bei Einsatz der Magnetspanntechnologie in rund zehn bis fünfzehn Minuten erledigt.

Auf einen Blick

Magnetgreifer zur Maschinenbeladung

Für Anlagen im Spannungsbereich über 400 Volt ist die Schunk-EGM-Serie konzipiert: Der kompakte Monopol-Greifer EGM-M eignet sich bereits in der kleinsten Baugröße für die Handhabung von Teilen bis sieben Kilogramm. Da die Magnetfläche bis zum äußeren Rand reicht, ist keinerlei Störkontur zu berücksichtigen. Für die Handhabung schwerer und komplexer ferromagnetischer Teile gibt es die Bipol-Greifer EGM-B, wahlweise mit einem, zwei oder vier Polpaaren und in unterschiedlichen Anordnungen. Unter Idealbedingungen verfügt der EGM über Greifkräfte zwischen 1,2 und 22,5 Kilonewton und ist für Teilegewichte bis maximal 147 Kilogramm und Materialstärken ab 3,5 Millimetern ausgelegt.

Für Anlagen auf 24-Volt-Basis sind die kompakten Schunk-EMH-Magnetgreifer bestimmt: Da deren Elektronik komplett im Greifer verbaut ist und die Ansteuerung denkbar einfach über digitale I/O erfolgt, benötigen die Komponenten weder Platz im Schaltschrank noch eine externe Steuerungselektronik. Für hohe Taktraten ist keine Wartezeit zwischen den Aktivierungen erforderlich. Zur Handhabung von dünnen Bauteilen und Blechen lässt sich die magnetische Haltekraft in vier Stufen einstellen.

www.schunk.com

Als konkrete Lösung werden die Magnos-Quadratpolplatten sowohl nach oben zur Spannung der Werkstücke als auch nach unten zur flexiblen Platzierung der Spannlösung auf dem Maschinentisch verwendet. Über eine Vorrichtungsplatte sind die beiden Quadratpolplatten zu einem kompakten Paket verbunden. Werden derartige Spannpakete unmittelbar auf dem Fräs-Drehzentrum höhengleich geschliffen, sind Schnittstellenfehler komplett zu eliminieren.

Selbst Drehteile lassen sich schnell manuell zentrieren und per Magnetkraft exakt spannen. Bei modernen Fräs-Drehzentren sind so allein über Zeitvorteile beim Rüsten pro Jahr Einsparungen im fünfstelligen Bereich möglich. Zudem lassen sich alle fünf Seiten des Werkstücks mit maximaler Präzision in einer einzigen Aufspannung bearbeiten, ohne dass Störkonturen der Spannmittel berücksichtigt werden müssen. mk

Erschienen in Ausgabe: 04/2019
Seite: 5 bis 17