Rüstzeitkosten fest im Griff

Spanntechnik ✂ Nullpunktspannsysteme ermöglichen das schnelle und präzise Umrüsten von Spannmittel und Werkstück. Speziell bei einer hohen Variantenvielfalt und kleinen Serien verhelfen intelligente Konstruktionsdetails dabei zu einer enormen Kostenersparnis.

10. Mai 2007

Ein oft wenig beachtetes Mittel zur Kostenreduzierung etwa bei der spanenden Metallbearbeitung sind Nullpunktspannsysteme. Mit solchen Systemen lassen sich Werkstücke, Vorrichtungen und Spannmittel in einem Arbeitsgang schnell und referenzgenau positionieren, fixieren und spannen. Sie verkürzen auf diese Weise drastisch die unproduktiven Rüstzeiten. Durch das hauptzeitparallele Rüsten der Werkstücke außerhalb der Maschine minimieren sich die Stillstandzeiten enorm. Drastische Kostensenkungen ermöglichen Nullpunktspannsysteme dabei besonders bei Kleinserien und bei einer großen Variantenvielfalt der Werkstücke. Anwendungsbeispiele aus den Metall verarbeitenden Betrieben belegen, dass mit Einsatz derartiger Lösungen die Rüstkosten um bis 90 Prozent reduziert werden können.

Vielseitig und flexibel

Daneben steigert der Einsatz eines Nullpunktspannsystems die Flexibilität. So kann der Bediener das Bearbeitungsprogramm jederzeit unterbrechen, das Werkstück oder die Spannvorrichtung ausspannen und auf einer anderen Maschine weiterbearbeiten, ohne auf einen Bezugspunkt achten zu müssen. Auf diese Weise lässt sich das Werkstück beispielsweise auf einer Messmaschine vermessen und nach Erledigung eines eiligen Auftrages innerhalb kürzester Zeit wieder auf die Ausgangsmaschine umrüsten.

Ein Spezialist für solche Lösungen ist der Greiftechnikhersteller Schunk aus Lauffen am Neckar, dessen Nullpunktspannsystem Unilock inzwischen seit zehn Jahren auf dem Markt ist und seither permanent weiterentwickelt wurde. Basis des Systems sind pneumatisch betätigte Spannmodule, die entweder im Maschinentisch integriert oder in Vorrichtungsplatten montiert sind. Sobald diese Module einmal ausgerichtet und fixiert sind, liegt damit der Referenzpunkt der Maschine fest. Die Module spannen Werkstückträgerpaletten, Spannelemente oder Werkstücke über einen oder mehrere Spannbolzen, die direkt im Werkstück oder in der Spannvorrichtung angebracht sind. Diese Spannbolzen werden über die im Nullpunktspannmodul radial angeordneten Spannschieber eingezogen und verriegelt. Die Fixierung beziehungsweise Positionierung erfolgt bei Schunk über einen Kurzkegel, der eine Wechselwiederholgenauigkeit von < 0,005 Millimeter gewährleistet. Die Verriegelung erfolgt mechanisch über ein Federpaket, ist selbsthemmend und formschlüssig und erreicht Haltekräfte von bis zu 75.000 Newton.

Mikrometergenauer, sicherer Halt

Um die Spannmodule zu entriegeln, genügt ein Systemdruck von sechs Bar, wie er in jeder Druckluftanlage anliegt. Im Gegensatz zu diversen anderen Nullpunktspannsystemen benötigt das federgespannte Unilock-System während der Bearbeitung der Werkstücke jedoch keine Druckluft. Damit bleiben die Werkstücke auch bei einem unvorhergesehenen Druckluftabfall im System sicher und präzise gespannt. Insgesamt zehn Modultypen mit Einzugskräften zwischen 5.000 und 25.000 Newton ermöglichen eine geeignete Lösung für nahezu jede Anwendung und gewährleisten damit ein Höchstmaß an Flexibilität.

Ein großer Vorteil des Systems ist seine einheitliche Schnittstelle: Aufgrund einer identischen Spannbolzengröße ist sichergestellt, dass das Werkstück quasi im fliegenden Wechsel von Maschine zu Maschine, von Modul zu Modul, von Bearbeitung zu Bearbeitung wandern kann.

Die Nullpunktspannsysteme lassen sich auch in automatisierte Fertigungsabläufe integrieren. Hier gewährleisten sie beispielsweise ein exaktes Spannen der Werkstücke und Vorrichtungen mittels Roboter und Handlinggeräten. Voraussetzung für diesen Einsatz sind lediglich mit der Maschinensteuerung verknüpfte Überwachungs- und Kontrollfunktionen für die Spannmodule.

In automatisierten Bearbeitungszentren gewährleisten die Spannmodule beispielsweise, dass ein Roboter die Werkstücke aus einem Regalsystem greifen, im Maschinenraum referenzgenau fixieren und nach der Bearbeitung wieder sicher im Regalsystem ablegen kann. Dabei gibt die Maschinensteuerung den Befehl zum pneumatischen Entriegeln der Module, noch während der Roboterarm mit der Spannpalette in den Arbeitsraum schwenkt. 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. Automatisierte Bearbeitungszentren ermöglichen es auf diese Weise, komplette Schichten mannlos zu fahren.

Eine Besonderheit ist das Modul NSE 138-T, das speziell für Aufspanntürme konzipiert wurde. Durch die geringe Aufbauhöhe von lediglich elf Millimetern kann es direkt an der Planfläche von Spanntürmen angelegt und verschraubt werden. Spanntürme oder Spannwürfel bieten die Möglichkeit, mehrere Werkstücke, die die gleiche Aufspannung benötigen, gleichzeitig zu bearbeiten. Dabei lassen sich die Spannmodule einzeln oder gruppenweise entriegeln, was bei einer Mehrfachspannung besonders wichtig ist. Werden auch die Spanntürme selbst mit Nullpunkt-Spannbolzen versehen, lässt sich auch der komplette Turm außerhalb der Maschine rüsten, 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 Spannturm fixiert werden.

Johannes Grotz, Schunk/bt

Erschienen in Ausgabe: 03/2007