Schunk Vero-S: Vielseitigkeit wird zum entscheidenden Wettbewerbsfaktor

Bei der Direktspannung werden Werkstücke ohne zusätzliches Spannmittel unmittelbar in den leistungsdichten Schunk VERO-S Nullpunktspannmodulen gespannt.

„Die spanende Fertigung steht vor der Herausforderung, dass immer häufiger in möglichst wenigen Operationen und mit minimalen Rüstzeiten ein möglichst großes Teilespektrum abgedeckt werden muss“, bringt Markus Michelberger die aktuelle Situation auf den Punkt. Mehr denn je seien wandlungsfähige Spannmittel gefragt, die im Wechsel unterschiedliche Anwendungen ermöglichen und dabei zugleich eine hohe Genauigkeit und eine hohe Prozessstabilität gewährleisten. Statt einer pauschalen Empfehlung rät Michelberger zu einer detaillierten Betrachtung: „Nur wenn klar ist, wie das Teilespektrum, die Bearbeitung und die Beladung konkret aussehen, kann mithilfe der passenden Spanntechnologien das optimale Ergebnis erzielt werden.“

Mit der VERO-S NSR Roboterkupplung lassen sich Spannpaletten prozesssicher handhaben. Auf dem Maschinentisch gewährleistet das Schunk Nullpunktspannsystem einen sicheren Halt bei maximaler Wiederholgenauigkeit.

Schneller Backenwechsel

„Seit Jahren schon gelten Backenschnellwechselsysteme beispielsweise im Bereich der Drehtechnik als effizienter Weg zu mehr Flexibilität", so Michelberger. Drehfutter mit integriertem Schnellwechselsystem reduzieren die Wechselzeit für einen Spannbackensatz von rund 10 bis 15 Minuten bei herkömmlichen Futtern auf deutlich unter einer Minute. Dabei ist die Handhabung denkbar einfach: So genügt bei den Schunk Kraftspannfuttern der ROTA THW Serie eine Vierteldrehung mit dem Ausklinkschlüssel, um die Grundbackenverzahnung zu entriegeln. Nachdem die neue Backe eingesetzt und die Keilstangenverzahnung eingerastet ist, lässt sich der Schlüssel zurückdrehen. Noch einen Schritt weiter gehen die Handspannfutter der Serie ROTA-S plus 2.0. Diese kommen ganz ohne zusätzliches Werkzeug aus. Stattdessen wird der Wechselmechanismus einfach per Knopf betätigt.

Flexibel nutzbare Spannmittel

„Je vielfältiger die Werkstücke und die Art der Bearbeitung sind, desto eher lohnt sich der Blick auf besonders flexibel nutzbare Spannmittel", weiß der Vertriebsleiter. Speziell für Anwender, die auf Fräs-Drehmaschinen ein möglichst breites Werkstückspektrum bearbeiten wollen, hat Schunk das hochflexible Handspannfutter ROTA-S flex entwickelt. Es kombiniert bewährte Drehfutter der Baureihe ROTA-S plus mit verlängerten Führungsbahnen und verwandelt diese in leichte und zugleich flexibel einsetzbare Großfutter. Im Vergleich zu konventionellen Drehfuttern für große Spanndurchmesser sinkt das Gewicht mit ROTA-S flex um bis zu 60 %.

Ein Multitalent für die stationäre Werkstückspannung ist der Mehrfachspanner KONTEC KSM2. Auf 3-, 4- oder 5-Achs-Maschinen kann er im Handumdrehen mehrere Teile gleichzeitig nebeneinander spannen. Schlanke Backen ohne überstehende Störkonturen ermöglichen eine hohe Teiledichte und eine optimale Zugänglichkeit. Ebenso überzeugend ist seine Leistung bei der Spannung großer Werkstücke im Verbund mit anderen KSM2 Mehrfachspannern. Eine gehärtete und geschliffene Spitzverzahnung sorgt für Robustheit, Präzision und Formstabilität.

Komfortable Nullpunktpunktspannlösungen

Die komfortabelste Möglichkeit zur Flexibilisierung der Werkstückspannung bietet sicherlich ein Nullpunktspannsystem, wie beispielsweise das VERO-S von Schunk. Über einen oder mehrere Spannbolzen ermöglicht es einen sekundenschnellen Wechsel unterschiedlicher Spannmittel mit einer Wiederholgenauigkeit < 0,005 mm. Im Nullpunktspannmodul radial angeordnete Spannschieber ziehen den Spannbolzen ein und verriegeln ihn selbsthemmend und formschlüssig. Dank einem patentierten Eil- und Spannhub liegt die Einzugskraft bei bis zu 40.000 N – ideale Voraussetzungen, um eine besonders steife Spannung zu erzielen, die selbst extreme Querkräfte zuverlässig aufnimmt. Da sämtliche Funktionsteile, wie Grundkörper, Spannbolzen und Spannschieber in gehärtetem Edelstahl ausgeführt sind und das Modul komplett gegen Späne, Staub und Kühlschmiermittel abgedichtet ist, erweist es sich in der Praxis als ausgesprochen robust.

Noch einen Schritt weiter geht Schunk ganz aktuell mit seinem Systembaukasten für die Werkstückdirektspannung, der Mitte 2016 verfügbar sein wird. „In dem Baukasten haben wir das Erfahrungswissen einer großen Zahl unterschiedlicher Projekte gebündelt und in einem durchgängigen Modulprogramm standardisiert“, erläutert Markus Michelberger. Mithilfe modular aufgebauter Spannsäulen lassen sich Formplatten, Freiformteile und andere Werkstücke in Sekundenschnelle direkt, also ohne zusätzliche Spannmittel und damit ohne Störkonturen, auf dem Maschinentisch spannen. Die Spannsäulen gewährleisten ein kollisionsfreies Arbeiten, eine definierte Spannsituation und eine zuverlässige Simulation der Bearbeitung. Hinzu kommt, dass Werkstückänderungen aufgrund der hohen Genauigkeit der Spannlösung innerhalb kürzester Zeit realisiert werden können. Sämtliche Schnittstellen verfügen über eine spielfreie Kegelzentrierung, die zwischen den einzelnen Bauteilen eine Wechselwiederholgenauigkeit < 0,005 mm gewährleistet. Bleiben trotz dieser feinen Abstufung noch Höhendifferenzen, lassen sich diese über ein stufenlos einstellbares Ausgleichselement überbrücken.

„Im Gegensatz zu herkömmlichen Spannlösungen gibt es bei der Direktspannung keine Störkontur durch Backen oder Spanneisen. So ist eine 5-Seitenbearbeitung mit optimaler Zugänglichkeit möglich. Hinzu kommt, dass unproduktive Nebenzeiten, wie aufwändiges Rüsten, Umspannen, Ausrichten oder die Bestimmung des Nullpunkts konsequent aus den Maschinen verbannt werden“, betont Michelberger. Anwendungen aus der Automobilindustrie zeigen, dass die Span-zu-Span-Zeit bei Presswerkzeugen für Außenhautteile mithilfe der Direktspannung von rund zwei Stunden auf 15 bis 20 Minuten gesenkt werden kann. Zugleich steigt die effektive Hauptzeit der eingesetzten Bearbeitungszentren auf 80 Prozent.

Fertigungs-Know-how steckt künftig in der Konstruktion

Perspektivisch gesehen verspricht das VERO-S Programm nach Ansicht von Markus Michelberger noch weitere Vorteile: „Wenn der Fachkräftemangel in den kommenden Jahren weiter zunimmt, braucht es Mittel und Wege, um Rüstprozesse so zu standardisieren, dass Bedienfehler möglichst ausgeschlossen sind.“ Die Werkstückdirektspannung schaffe dafür ideale Voraussetzungen, denn das erforderliche Know-how stecke bereits in der Konstruktion. „Der Werker an der Maschine wird deutlich entlastet, denn viele mögliche Fehlerquellen werden eliminiert. Bevor auch nur ein Span fällt, kann der gesamte Fräsprozess im Vorfeld exakt simuliert werden“, so Michelberger. Auch in der Großserie lassen sich mit der Direktspannung Rationalisierungseffekte erzielen. Denn die mit Spannbolzen bestückten Werkstücke können unterschiedliche Operationen durchlaufen, beispielsweise Werkzeugmaschinen, Waschanlagen, Messstationen und die Beschriftung. Darüber hinaus eignet sich das Spannprinzip auch zur automatisierten Werkzeugmaschinenbeladung.

Für die Zukunft rät Michelberger zu einem noch engeren Schulterschluss zwischen Konstruktion und Fertigung. „Im Idealfall werden zunächst systematisch die Gemeinsamkeiten der einzelnen Werkstücke herausgearbeitet. Darauf aufbauend lassen sich Cluster in Form von Werkstückfamilien bilden, deren Prozesse dann wiederum vereinheitlicht und standardisiert werden können“, rät der Spanntechnik-Experte. In der Regel ließen sich auf diese Weise 60 % bis 80 % aller Teile in Standardprozesse überführen. Ebenso wichtig sei es, jede Nullpunktspannlösung individuell an die jeweilige Anforderung und an die jeweilige Maschine anzupassen. So ließen sich oft auch sehr effiziente Lösungen für die übrigen Werkstücke finden. Dazu zähle auch eine automatisierte Beladung, bei der das souveräne Zusammenspiel von Greifern, Schnellwechselsystemen, Roboterkupplungen, Palettier- und Nullpunktspannmodulen erhebliche Effizienzeffekte bewirken könne.

So ermöglichen beispielsweise standardisierte Palettiersysteme, bei denen die Werkstücke und Spannvorrichtungen auf Spannpaletten gerüstet, magaziniert und aus dem Palettenmagazin sukzessive auf das Bearbeitungszentrum eingewechselt werden, einen flexiblen und zugleich prozessstabilen Spannmittelwechsel. Dabei bildet das Nullpunktspannsystem die einheitliche Schnittstelle zum Maschinentisch. Moderne Palettensysteme verfügen zusätzlich über eine seitliche Schnittstelle, so dass sie prozessstabil mit einem Roboter oder Portal verbunden werden können. Hierfür hat Schunk die schlanke, störkonturminimierte Roboterkupplung NSR entwickelt. Diese lässt sich auch in beengten Verhältnissen einsetzen und ermöglicht eine Palettenbeladung extrem nah am Maschinentisch. Mit ihr sind besonders niedrige Aufbauten aus Spannstation und -palette realisierbar. Auch bei der automatisierten Beladung empfiehlt Michelberger abschließend eine Einzelfallbetrachtung: „Ob Werkstücke besser einzeln in Kraftspannmittel gespannt, Palettiersysteme und Rasterplatten genutzt oder komplette Spannmittel ohne Palette auf die Maschine eingewechselt werden, hänge stets von der individuellen Aufgabe ab."