Automatisierung + Standardisierung

werkstückspannen

Geniale Einfachheit

25.05.2010

Nullpunkt-Spannsystem: Walter Präzisionstechnik verlässt sich beim Spannen von Werkstücken auf Prägespanntechnik von Lang. Mit Lang-Nullpunktspannsystemen und einer so einfachen wie effizienten Automatisierung lastet der Spezialist für Sonderzylinder seinen Maschinenpark deutlich wirtschaftlicher aus.

Am Anfang stand die Suche nach einer universellen Spannlösung, die in der Lage ist, ein sehr komplexes Werkstück optimal und sicher zu spannen. Das Spannsystem sollte einfach zu bedienen sein, über hohe Haltekräfte verfügen, dabei aber auch so feinfühlig sein, dass vom Rohteil bis zum filigranen Werkstück ohne Verzug gespannt werden kann. Fündig wurden die Zerspanungsspezialisten aus Maulbronn-Schmie bei Lang Technik in Neuhausen: Hier ist in den vergangenen Jahren aus der eigenen Zerspanungs-Praxis heraus ein Spannsystem entstanden, das die geforderten Kriterien optimal erfüllt.

Das Lang-System basiert auf dem Formschluss-Prinzip: In das Werkstück werden mit einer Vorprägekraft von bis zu 20 t exakt definierte Vertiefungen eingebracht, in die dann die wie Pyramidenstümpfe geformten Zähne der Spannbacken passgenau eingreifen. „Die Prägespannung garantiert uns eine deutlich höhere Haltekraft als etwa bei einer kraftschlüssigen Spannung mittels üblicher Schraubstockbacken“, erläutert Stephan Walter, Geschäftsführer bei Walter Präzisionstechnik. „Zudem reichen uns gerade einmal 3 mm Spannrand am Werkstück, um sicher und fest zu spannen.“ Das Material muss nicht unbedingt gratfrei sein, und auch hochfeste Materialien lassen sich problemlos spannen. Wird ein Werkstück ausgespannt, kann es dank der exakt definierten Prägung mit einer Wiederholgenauigkeit von 2/100 erneut gespannt werden.

Spannsystem wird nicht belastet
Das Einbringen der Prägung geschieht in einer Prägestation, das Spannsystem selbst wird dabei nicht belastet. Es entsteht kein Verschleiß, und das Spannmittel selbst kann sehr filigran gehalten werden. „Das kommt uns insbesondere bei der 5-Achs-Bearbeitung sehr entgegen“, betont Walter. „Hier können wir mit sehr kurzen Werkzeugen arbeiten. Zudem erspart uns die Prägetechnik in vielen Fällen eine erste Vorrichtung. Auch das hilft uns dabei, wettbewerbsfähig zu arbeiten.“ Die Spannmittel gibt es inzwischen in unterschiedlichsten Ausfühungen, auch als Rundbackenfutter.

Der nächste Schritt war logisch: „Wir hatten bereits eine Maschine mit einem Nullpunkt-Spannsystem ausgerüstet – der Nachteil war, dass es sehr komplex war und auch entsprechend teuer“, erläutert Walter. „Das Nullpunktspannsystem von Lang hingegen ist sehr einfach aufgebaut, es lassen sich auch eigene Elemente wie unsere bestehenden Vorrichtungen mit einbinden, und es ist relativ preisgünstig.“ Beim Lang-Nullpunktspannystem wird über einfache Keile gespannt, es gibt keine Federpakete oder Ähnliches. Damit baut es sehr flach und ist sehr massiv. Spannen lässt es sich einfach von Hand mit einem handelsüblichen Schlüssel, für automatisierte Systeme genügt ein einfacher Mechanismus zum Spannen und Lösen des Systems. „Wir setzten das Nullpunktspannsystem anfangs zwar hauptsächlich für die 5-Achs-Bearbeitung ein, inzwischen haben wir es aber auch auf den dreiachsigen Maschinen“, berichtet Walter. „Das System gibt uns eine hohe Flexibilität – die Aufspannung ist bis auf 5 µm wiederholgenau.“

Meine Meinung

Einfach, aber durchdacht: Von der Prägespanntechnik über das Nullpunktspannsystem bis hin zur Automatisierungslösung ist zu spüren, dass bei Lang Praktiker am Werk sind, die ihre Systeme auch für den Bedarf in der eigenen Fertigung konzipiert haben. Ohne überflüssigen Schnickschnack sind die Lösungen auf Effizienz, auf einfache Handhabung und auf Präzision getrimmt. Der Werker wird in keiner Weise eingeschränkt, er gewinnt an Flexibilität, kann sich vom Arbeitstakt seiner Maschine lösen und sich so besser auf seine Kernkompetenzen konzentrieren. Gerade wenn es um kleine und kleinste Stückzahlen geht, sind solche Systeme interessant – insbesondere auch für Unternehmen, in denen die Hemmschwelle gegenüber einer Automatisierung noch sehr hoch liegt.
Richard Pergler, Redaktion fertigung

Inzwischen sind alle Bearbeitungszentren – horizontal wie vertikal – mit dem Nullpunkt-Spannsystem ausgerüstet. „Wir rüsten auch an einem Tag mehrfach um – das Nullpunktspannsystem erleichtert uns das Rüsten und gibt uns die notwendige Flexibilität“, erläutert Walter. „Dank der sehr kompakten Bauweise der Spannmittel können wir bei kleineren Werkstücken mehr Teile aufspannen als zuvor – so können wir unseren Maschinenpark optimal auslasten.“

Nur sehr kleine Losgrößen
Die Sonderzylinder beispielsweise für Pneumatik- oder Hydraulik-Hersteller, aber auch für die Medizintechnik werden in der Regel in nur sehr kleinen Losgrößen gefertigt – 20 bis 100 Werkstücke sind die Regel, 1000 eher die Ausnahme. „Das sind Speziallösungen, die wir für unsere Kunden maßschneidern“, erklärt Walter. „Vor zwei Jahren standen wir vor der Entscheidung, unsere 5-Achs-Kapazitäten aufzustocken – wir planten die Beschaffung einer DMU 50 von Gildemeister. Angesichts unserer kleinen Losgrößen überlegten wir uns, ob eine Automatisierung überhaupt sinnvoll sei oder ob wir uns nicht doch lieber eine weitere Maschine beschaffen sollten.“ Schließlich entschieden sich die Verantwortlichen, die DMU 50 mit einem Eco-Tower von Lang samt zugehörigem Linearroboter auszurüsten. „Damit gewinnen wir Flexibilität – das Bearbeitungszentrum läuft jetzt jeden Tag 8 bis 10 h länger“, erklärt der Geschäftsführer. „Dabei engt uns die Automatisierung in keiner Weise ein – der Bediener kann jederzeit an die Maschine. Und der pneumatisch betriebene Linearroboter braucht keine Absperrung, da die Kraft, mit der er gegen ein Hindernis fährt, sehr gering ist. So kann der Bediener absolut gefahrlos im Wirkbereich des Roboters agieren.“

Der Eco-Tower selbst ist ein spiralförmiges Magazin, in dem die Rohlinge nach unten rutschen – exakt in die Position, aus die sie der Lineararroboter abholt und dank Nullpunktspannsystem exakt im Maschinenraum platziert. Nach der Bearbeitung werden die Werkstücke mittels eines pfiffigen faltbaren Ventilators, der vom Werkzeugwechsler in die Spindel zugeführt wird, abgeblasen – Kühlschmierstoff und Späne werden so zuverlässig entfernt, so dass sich auch beim Wechsel der Paletten kein Span verklemmen kann. Die fertigen Teile werden anschließend wieder vom Roboter entnommen und an einem Aufzug platziert, der die fertigen Teile von oben wieder dem Eco-Tower zuführt und so den gegebenen Raum im Magazin optimal ausnutzt. „Dafür ist weder ein Chip-System noch ein anderes aufwändiges Hilfsmittel notwendig“, betont Walter. „Theoretisch könnten wir sogar chaotisch beladen – wir müssten dann nur die Maschine entsprechend programmieren, so dass das jeweilige Bearbeitungsprogramm zum eingewechselten Werkstück passt.“

Die Automatisierung hat sich für Walter gelohnt. „Inzwischen ist die Anlage so gut ausgelastet, dass wir uns demnächst eine zweite DMU 50 beschaffen werden“, erklärt Walter. „Selbstverständlich wieder mit einem Lang Eco-Tower.“