Kräftemessen mit Industrie 4.0

Seit Anfang Juli ist das System nun am Markt erhältlich und feiert seine offizielle Premiere auf der Messe AMB 2016 in Stuttgart.

Vom Hochdruckspanner für konventionelle Fräsmaschinen, bis hin zu komplexen Spannlösungen für flexible Fertigungszentren – Allmatic Jakob hat stets die passende Spanntechnik-Lösung parat. Mit ihrer jüngsten Entwicklung beweist das Unterthingauer Unternehmen einmal mehr, dass es das Ohr am Markt hat.

In der Hauptspindel befindet sich das Messsystem mit den Sensoren. – Bild: Allmatic

Mit dem sogenannten Clamp Assist geht ein lang gehegter Wunsch von so manchem Maschinenbediener in Erfüllung: Die visualisierte Spannkraftmessung des Werkstücks während des Fräsens im Schraubstock. Mit dem Clamp Assist des Allgäuer Spanntechnik-Spezialisten lassen sich die aktuellen Spannkräfte jetzt direkt am Spannmittel erfassen.

Möglich macht es ein elektronisches Messsystem mit entsprechenden Sensoren beziehungsweise Dehnmessstreifen, das in der vollgekapselten Hochdruckspindel des Schraubstocks integriert ist. Die Übertragung der Daten erfolgt drahtlos via Funk mit 2,4 GHz an eine mobile Empfangseinheit, kurz MEE, an der die Messwerte gespeichert und jederzeit wieder abrufbar sind. Die mobile Empfangseinheit ist koppelbar mit den Schraubstöcken der Allmatic Clamp Assist Serie Titan 2 K/M/L und Titan 2-160.

Die Spannkraft wird im gespannten Zustand – auch bei Gripp- und Niederzugspannung – ständig überwacht und in der Elektronik gespeichert.

Umfangreiches Programm

Seit Anfang Mai diesen Jahres hat die Liebherr-Verzahntechnik GmbH in Kempten die neue Allmatic-Entwicklung im Einsatz. Liebherr bietet ein umfangreiches Programm an Werkzeugmaschinen und Maschinenautomation für die wirtschaftliche Herstellung von Verzahnungen.

Das Unternehmen beliefert weltweit namhafte Hersteller von Verzahnungen, Getrieben und Drehverbindungen. Das Programm der Verzahnmaschinen wird ideal durch die Automationssysteme ergänzt. In diesem Segment werden Produkte zur Automatisierung von Werkzeugmaschinen sowie weitere innovative Lösungen für die Fertigungs- und Fabrikautomation angeboten.

Die Erfassung der Spannkraft erfolgt völlig unabhängig von den eingesetzten Spannbacken. – Bild: Allmatic

Prozesssicherheit ist wichtig

Beim Thema Prozesssicherheit legt Liebherr-Verzahntechnik die Messelatte sehr hoch. Kein Wunder, dass das Unternehmen bereits seit vielen Jahren unter anderem auf Spanntechnik von Allmatic Jakob setzt.

Matthias Dodel, NC-Programmierer bei der Liebherr-Verzahntechnik GmbH, durfte als einer der ersten einen Clamp Assist Titan 2-K einem Praxistest unterziehen und ihn in der Fräsbearbeitung von komplexen Werkstücken auf einer 5-Achs-Maschine von DMG Mori einsetzen. “Wir konnten beispielsweise bei einer Bearbeitung die Fräsrichtung optimieren und so die Prozesssicherheit erhöhen. Während des Fräsens lassen sich die auftretenden Spannkräfte darstellen und speichern. So können wir exakt feststellen, wo wir die Schnittparameter ändern müssen. Ohne Clamp Assist wäre dies vorher nicht möglich gewesen.”

Auf einen Blick

Vorteile Clamp Assist Allmatic-Jakob Spannsysteme

• Maße der Schraubstöcke bleiben unverändert
• robuste MEE für die Nutzung im Werkstattbereich
• Lebensdauer der fest installierten Batterien der Sendeeinheit (Titan 2 K/M/L/160) ist durch effizientes Energiemanagement bis zu vier Jahre gegeben (2-Schicht-Betrieb)
• Aufladen der MEE über USB 2.0 Anschluss möglich
• Anbindung an Industrie 4.0
• Firmware-Update möglich
• Betriebstemperatur zwischen 10°C bis 40°C
• Gehäuse-Schutzart Typ IP65
• Sendeweite bis zu 20 Meter, abhängig von den Umgebungsbedingungen
• Gewicht MEE 650 Gramm
• Abmessung MEE 110 x 30 x 260 Millimeter
• Abmessung Display MEE 70 x 35 Millimeter

Der Clou: Da das Messsystem direkt in der Spindel integriert ist, sind Größe oder Ausführung der Spannbacken keine Parameter, die für den Prozess notwendig sind. Konkret bedeutet dies, dass die Erfassung unabhängig von den Spannbacken erfolgt. Die Spannkraft wird im gespannten Zustand – auch bei Gripp- und Niederzugspannung – ständig überwacht und in der Elektronik gespeichert. Die vom Anwender voreingestellte Spannkraft wird bei Erreichen von 90 Prozent durch eine LED-Limit-Anzeige bei der Mobilen Empfangseinheit, kurz MEE, angezeigt.

Vorteile Clamp Assist

Rainer Guggenmoos, Allmatic-Jakob: “Mit Clamp Assist haben wir einen großen Schritt Richtung Industrie 4.0 gemacht.” – Bild: fertigung

Rainer Guggenmoos, zuständig für Vertrieb & Sales bei Allmatic Jakob, erklärt die Vorzüge von Clamp Assist: “Das Spannsystem ist sowohl horizontal wie auch vertikal einsetzbar und somit für vertikale und horizontale CNC-gesteuerte Fräsmaschinen geeignet.”

Mit der elektronischen Spindel in den Titan 2-Clamp Assist haben die Allgäuer Spanntechnikspezialisten ein optimales System für den Einsatz auf 5-Achs-Bearbeitungszentren entwickelt. Mit den Trägerbacken lassen sich Rohteile unterschiedlichster Materialien und komplexer Geometrien sicher und zudem kostengünstig spannen. “So lassen sich Fräsprozesse nicht nur überwachen, sondern obendrein optimieren”, wie Guggenmoos betont.

Die mobile Empfangseinheit: Die Limit-Funktion ermöglicht die Eingabe einer Spannkraft-Obergrenze. Bei Erreichen von 90 Prozent des Limits gibt die LED eine visuelle Warnung. – Bild: Allmatic

“Bei der Entwicklung von Clamp Assist war uns der Aspekt der Sicherheit sehr wichtig”, erklärt Luis Paiba, Leiter Entwicklung und Konstruktion bei Allmatic-Jakob Spannsystme. “Ist das Werkstück sicher gespannt? Gibt es irgendwelche Druckabfälle während der Bearbeitung? Auf all diese Fragen kann uns Clamp Assist mit den gespeicherten Daten Auskunft geben.” Allerdings darf das System die Werkzeugmaschine nach Aussage von Paiba nicht stoppen. “Um das zu realisieren, müssten in unser System zwei unterschiedliche Sensorsysteme mit entsprechend getrennten Prozessoren eingebaut werden – das wäre unsere Vision für die Zukunft”, betont der Konstrukteur. “Deswegen heißt unser System auch Clamp Assist, da es im Grunde genommen lediglich eine Assistenzfunktion besitzt.” Ein wichtiger Nebenaspekt bei dieser kontrollierten Spannung ist, dass sich durch die optimierte Bearbeitung zudem die Standzeiten der Werkzeuge erhöhen lassen.

Rainer Guggenmoos (links), Vertrieb/Sales, und Luis Paiba, Leiter Entwicklung und Konstruktion, beide Allmatic-Jakob Spannsysteme GmbH. – Bild: fertigung

Entwicklung für die Zukunft

“Wir sind jetzt mit einer Assistenzfunktion auf den Markt gegangen”, erklärt Paiba weiter. “Was die Zukunft dieser sogenannten E-Schraubstöcke bringen wird, ist offen. Das Zauberwort bei unserem System lautet: Wireless. Hier sind wir momentan der einzige Anbieter am Markt, der ein solches Spannsystem anbietet.”

Sorgt für eine hohe Prozesssicherheit und optimierte Fräsprozesse: Clamp Assist Titan 2-K im Einsatz bei Liebherr-Verzahntechnik. – Bild: Allmatic

Clamp Assist bietet des Weiteren eine wichtige Unterstützung beim Thema Zertifizierung. Durch die gespeicherten Spannkraftdaten in der Hauptspindel lassen sich entsprechende Diagramme anfertigen, mit denen die Haltekräfte bei der Fräsbearbeitung nachweislich dargestellt werden können. Dodel bestätigt die Wichtigkeit der visualisierten Spannkräfte: “Bei unserem ersten Versuch gab es verschiedene Ansätze beim Fräsen. Erst durch die detaillierte Aufzeichnung der Haltekräfte und deren Verlauf wussten wir, wo wir bei den Bearbeitungsparameteren Änderungen vornehmen müssen.”

Mit ihrer Entwicklung des smarten Schraubstocks Clamp Assist nimmt Allmatic Jakob eine wichtige Vorreiterrolle bei der Einbindung der Spanntechnik in Industrie 4.0 ein. Das System ist übrigens live auf der Messe AMB in Stuttgart auf dem Stand von Allmatic Jakob wie auch auf den Messeständen der Hoffmann Group und Mazak zu sehen.