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INNOVATIVE SPANNTECHNIK - UM DER WACHSENDEN TEILEVIELFALT MIT ÜBERWIEGEND NIEDRIGEN LOSGRÖSSEN UND DEM DARAUS RESULTIERENDEN ZWANG ZUM HÄUFIGEN UMRÜSTEN HERR ZU WERDEN, MÜSSEN NEUE WEGE BESCHRITTEN WERDEN, ZUM BEISPIEL UNIVERSELL EINSETZBARE, NICHT WERKZEUGGEBUNDENE SPANNSYSTEME.

09. November 2004

Unterstützt wird diese Forderung auch aus der Serienfertigung, weil die schnellen Modellfolgen immer mehr Unternehmen veranlassen, aus Kostengründen in universell und flexibel einsetzbare Spannsysteme zu investieren. Auch die über einen längeren Zeitraum zu gewährleistende Ersatzteilfertigung trägt mit zu diesen Überlegungen bei. Von der richtigen Wahl des Spannelementes hängt es ab, ob der Werkzeugwechsel beziehungsweise Rüstvorgang an Pressen in möglichst kurzer Zeit durchzuführen ist, sowohl aktuell als auch für zukünftige Aufträge. Das mechanische, hydraulische und elektromechanische Spannen von Werkzeugen auf Pressen, Stanzen oder Maschinen ist bekannt, wird als äußerst zweckmäßiges Spannmittel angesehen und reduziert die Umrüstzeiten erheblich. Eine weitere Möglichkeit hat Hilma-Römheld unlängst erkannt, weiterentwickelt und bei verschiedenen Kunden erfolgreich integriert. Die Rede ist von magnetischer Spanntechnik für höchste Belastungen. Die vollfl ächige, metallene Spannfläche der Magnetplatte erspart dem Anwender in Zukunft die kostenaufwendige Standardisierung der Werkzeuggrößen und Spannrandhöhen. Sämtliche nicht genormten Formen und Werkzeuge können ohne Änderung am Werkzeug problemlos und schnell gewechselt werden. Die vollflächige Spannkraft führt zu höchster Biegesteifigkeit der Werkzeuge. Die Formhälften werden absolut parallel zueinander geführt. Verschleiß und Instandhaltungskosten der Werkzeuge werden reduziert. Die Werkzeugwechsel-Zeiten können gerade bei der heißen Verarbeitung teilweise um Stunden reduziert werden. Ein minutenschneller Werkzeugwechsel ist auch im heißen Zustand möglich, da das Werkzeug zum Wechseln nicht mehr zwingend angefaßt werden muß. Die Temperaturbereiche gehen bis 230 °C, auf Anfrage auch höher. Das bringt Sicherheit und Komfort.

DAS MAGNET-SPANNSYSTEM

Die Technik der Magnet-Spannplatten beruht auf dem Prinzip eines Elektro-Permanentmagneten und ist somit auch bei Stromausfall sicher. Strom wird lediglich etwa ein bis zwei Sekunden zum Magnetisieren des Systems am Anfang benötigt. Im Betrieb funktioniert das System stromunabhängig. Erst zum Lösen des Werkzeuges wird erneut elektrische Energie benötigt.

Die Magnetkraft entsteht in einem sehr flachen, hochkonzentrierten Magnetfeld. Dieses dringt nur wenige Millimeter in die Werkzeuggrundplatte ein. Die erreichbaren Magnetkräfte liegen zwischen 20 und 120 N je Quadratzentimeter, sind flächenabhängig und steigen daher mit der Größe des Werkzeuges. Die Kräfte sind nach oben und unten an die Bedürfnisse der Maschine anpaßbar. Die Konstruktion der Magnetplatten ist sehr flexibel und kann für unterschiedliche Anforderungen in Größe und Form nach Wunsch des Anwenders geändert werden. Die Plattendicken liegen zwischen 54 und 85 mm.

Das System selbst hat keine beweglichen Elemente und ist im Prinzip wartungsfrei. Es kann an fast allen Pressen ohne Probleme nachgerüstet und in neue integriert werden. Die Montage dauert meist nur wenige Stunden.

Ein mitgeliefertes Sicherheitssystem in Form einer separaten Steuerung sorgt für die notwendige Sicherheit von Mensch und Maschine. Die Steuerung überwacht während des gesamten Bearbeitungsprozesses permanent die Parameter der Magnetkraft, Position des Werkzeuges und die Temperatur. Bei geringster Bewegung einer Werkzeughälfte wird die Maschine zum Stillstand gebracht.

Die Schnittstelle zur Presse erfolgt über einen potentialfreien Kontakt zum Notaus oder Antrieb der Maschine.

Wegen der hohen Kraftdichte und ständigen weiter Entwicklung können die Magnet-Spannsysteme der Baureihe M-TECS 130 und 210 auch in Großpressen und Stanzen eingesetzt werden. Die Anwendungsgebiete sind dort, wo häufi ge Werkzeugwechsel stattfinden, die Stillstandszeiten verringert werden müssen, eine Standardisierung von Spannrandhöhen- und Werkzeuggrößen unmöglich ist. Unhandliche Werkzeuggrößen und Gewichte, die in der Vergangenheit Kraft- und Zeitaufwendig gespannt wurden, müssen in Zukunft kein Problem mehr darstellen. Ein Vergleich deckt die Stärken und Schwächen der am Markt erhältlichen Spanntechniken schnell auf. Es ergeben sich unterschiedliche Auswirkungen auf die für die Unternehmen wichtigen Kriterien wie Wirtschaftlichkeit der Spanntechnik, möglicher Automatisierungsgrad, Bedienungsvereinfachung, Produktivitätssteigerung, höhere Qualität der Produkte, Verschleißverringerung und Amortisation (siehe Tabelle).

Ob mechanisch, hydraulisch, elektromechanisch oder magnetisch gespannt werden soll, Hilma-Römheld ist als Gesamtanbieter einer Vielzahl an Spannmöglichkeiten und seiner 50jährigen Erfahrung in der Lage, einen objektiven Vergleich aller Spanntechniken darzustellen. Steht der Entschluß fest, vom konventionellen auf halbautomatisches oder automatisches Spannen und Lösen zu wechseln, stellt sich die Frage: Wann macht sich diese Investition bezahlt? Kosten und Nutzen sind zu vergleichen. Neben den reinen Kostenvergleich können Merkmale, wie geringer Werkzeugverschleiß, erhöhte Flexibilität, höhere Qualität der Werkstücke, geringere Lagerkosten, Verkürzung der Kapitalbindung, erhöhte Sicherheit für Mensch und Maschine sowie die Arbeitsplatzverbessung berücksichtigt werden.

MECHANISCHE SPANNELEMENTE

Die maximal mögliche Spannkraft bei Schrauben liegt bei 70 bis 80 kN. Eine höhere Spannkraft darüber hinaus ist nur mit erheblichem Aufwand möglich. Zum Anziehen einer Spannschraube am Pressentisch ist in der Regel eine Zeit von 20 bis 40 s erforderlich, beim Anziehen der Schrauben am Stößel sind 50 Prozent mehr Zeit notwendig. Bei allen Betrachtungen ist zu berücksichtigen, daß jede Einsparung von Wechsel- und Spannzeit immer eine Standardisierung der Werkzeuge erforderlich macht (außer bei magnetischer Spanntechnik). Unumgänglich ist die Standardisierung der Spannrandhöhe und -tiefe.

HYDRAULISCH SPANNEN

Alle hydraulischen Spannelemente müssen über ein Pumpenaggregat mit dem notwendigen hydraulischen Druck versorgt werden. Je nach Förderleistung und Anzahl der angeschlossenen Spannelemente an einen Kreis, meist Tisch und Stößel getrennt, kann eine Spann- oder Lösezeit zwischen 1 und 30 s erreicht werden. In jedem Spannkreis sind Druckschalter eingebaut, die als Maschinensicherung dienen und die Maschine anhalten, wenn der hydraulische Druck unter 15 Prozent des eingestellten Druckes abfällt. Zur Erhöhung der Sicherheit lassen sich die Spannelemente in zwei getrennte hydraulische Kreise anschließen, so daß bei Ausfall eines hydraulischen Kreises der zweite Kreis das Werkzeug noch sicher spannt. Darüber hinaus läßt sich auch jedes Spannelement mit einem entsperrbaren Rückschlag ventil direkt oder im hydraulischen Verteiler ausrüsten, so daß bei Ausfall der Hydraulik der Druck im Spannelement eingesperrt bleibt. Andere Spannelemente sind mit Näherungsschaltern ausgerüstet, die Spann- und Löseposition anzeigen und bei Veränderung Signal geben, um die Maschine anzuhalten.

Verwendet man immer gleich große Werkzeuge, ist es am einfachsten, festmontierte hydraulische Spannleisten zu installieren. Die Spannleisten sind seitlich auf Pressentisch und -stößel montiert und dienen gleichzeitig als seitliche Führung. Im Tisch können als Anschlag Leisten - besser sind Bolzen - verwendet werden. Die Spann- oder Lösezeit liegt je Seite (Tisch/Stößel) bei etwa einer Sekunde. Mit Spannleisten lassen sich bei einer Einbaulänge von 270 mm Spannkräfte bis 116 kN erreichen. Durch zusammenstecken mehrer Spannleisten können die Spannkräfte auch verdoppelt werden.

Werkzeuge, die mit einer Grundplatte versehen sind, können mit Einschub-Spannelementen gespannt werden. Diese Spannelemente lassen sich manuell oder automatisch in den T-Nuten der Aufspannplatten an das Werkzeug heranschieben. Je nach Ausführung sind Spannkräfte bis 78 kN zu erreichen. Die Spann- beziehungsweise Lösezeiten betragen bei Verwendung von vier Elementen auf einer Seite etwa zwei Sekunden.

Hohlkolbenzylinder werden bei Werkzeugen mit Spannschlitzen verwendet, zum Beispiel in Karosseriepressen. Die Spannelemente sind mit T-Nutenschrauben auf das erforderliche Spannrandmaß fest eingestellt. Die Hohlkobenzylinder und die Einschub-Spannelemente sind zum Spannen manuell oder automatisch in den T-Nuten an das Werkzeug heranzuschieben. Wird für den Werkzeugwechsel eine freie Tischfläche benötigt, müssen die Spannelemente im Tisch versenkt werden können. Eine weitere Anwendung besteht, wenn die Spannpunkte weit im Inneren des Tisches oder des Stößels liegen und mit manuell verschiebbaren Spannelementen ein Spannvorgang nicht möglich ist. Für diese Fälle können Schwenk-Senkspannelemente verwendet werden. Für absolute Sicherheit sorgen Näherungsschalter am Spannelement, die Spann-, Löse-, und Umschaltposition überwachen. Die Spannkräfte gehen bis 416 kN je Spannelement und die Spann- oder Lösezeiten liegen bei 10 bis 30 Sekunden je Pressentisch.

Zum Spannen von Werkzeugen mit sehr hohen Kräften bei geringem Einbauraum sind Keilspannelemente geeignet. Mit diesen Spannelementen können Werkzeuge mit 1.250 kN je Spannstelle gespannt werden. Bei Umgebungstemperaturen von 250 °C und Kontakttemperaturen von 160 °C lassen sich diese Spannelemente auch mit speziellen Positionsabfragen aus rüsten, um eine ständige Kontrolle der Spannposition zu gewährleisten. Die Spann- und Lösezeiten liegen je nach Zylindergröße und Pumpenleistung bei 5 bis 30 Sekunden. Bei der Vielzahl der entwickelten Spannelemente des Unternehmens steht der Kundennutzen aber immer im Mittelpunkt, soll heißen: »Gewinnbringende Reduzierung unproduktiver Rüstzeiten und die damit verbundene Produktivitätssteigerung des Kunden«. Die Spannspezialisten aus Hilchenbach werden auf der Euroblech in Halle 27, Stand B40, ihr Leistungsspektrum an Spanntechnik vorstellen. Natürlich auch die Magnetspanntechnik.

Erschienen in Ausgabe: 10/2004