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Im Fokus - Archiv Juli 2012
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Bei großen Serien werden Werkstücke in der Regel unmittelbar in Kraftspannmittel eingewechselt.
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Spanntürme können außerhalb der Maschine bestückt und automatisiert eingewechselt werden.
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09.07.2012 -
Während die automatisierte Be- und Entladung früher auf große Serien beschränkt war, wird sie heute auch bei kleinen Losgrößen und Einzelstücken mehr und mehr zum Standard. Ziel ist es, rüstzeitbedingte Stillstandzeiten zu reduzieren und eine mannarme Fertigung rund um die Uhr zu ermöglichen. Das durchdachte Zusammenspiel innovativer Spannmittel und Automationskomponenten bewirkt dabei ein Höchstmaß an Präzision und gewährleistet zugleich zuverlässige Prozesse.
Für die automatisierte Maschinenbeladung gibt es zwei wesentliche Ansatzpunkte: Vor allem bei großen Serien, aber auch bei sehr langen Bearbeitungszeiten hat sich der automatisierte Werkstückwechsel bewährt. Dabei werden die Werkstücke in der Regel per Roboter oder Portal unmittelbar in ein Kraftspannmittel, beispielsweise einen Kraftspannblock oder ein kraftbetätigtes Mehrbackenfutter eingewechselt. Bei kleinen und mittleren Serien hingegen bietet sich eher der automatisierte Spannmittelwechsel an, bei dem das komplette Spannmittel inklusive gespanntem Werkstück gewechselt werden. In diesem Zusammenhang haben sich Nullpunktspannsysteme bewährt, mit denen sich Werkstücke und Spannvorrichtungen voll automatisch innerhalb weniger Sekunden referenzgenau in der Maschine fixieren, positionieren und spannen lassen. Der eigentliche Rüstvorgang findet hauptzeitparallel außerhalb der Maschine statt. Dazu werden in der Regel Spannpaletten oder Spanntürme genutzt, die mit unterschiedlichsten Spannmitteln ausgerüstet sind und an der Unterseite über Spannbolzen des Nullpunktspannsystems verfügen. Sind die Werkstücke gespannt, werden die Paletten oder Spanntürme magaziniert und sukzessive per Roboter, Portal oder Bandzuführung auf die Maschine eingewechselt.
Bei der Auswahl eines geeigneten Nullpunktspannsystems lohnt es sich zum einen auf die individuellen Leistungsmerkmale, zum anderen auf den Umfang des Nullpunktspannprogramms insgesamt zu achten. Während Wiederholgenauigkeiten < 0,005 mm mittlerweile zum Standard gehören, unterscheiden sich die am Markt erhältlichen Module zum Teil deutlich in ihrer Ausstattung. So verfügen Nullpunktspannsysteme zum Teil über enorme Einzugskräfte von bis zu 40.000 N sowie über Haltekräften von bis zu 75.000 N. Von derart leistungsstarken Nullpunktspannmodulen profitiert die Steifigkeit der gesamten Spannlösung. Extreme Querkräfte werden zuverlässig aufgenommen, ohne dass das Werkstück seine Position verändert. Auf diese Weise sind deutlich höhere Zerspanungsparameter möglich als mit konventionellen Nullpunktspannsystemen. Sind die Funktionsteile, wie Grundkörper, Spannbolzen und Spannschieber in gehärtetem Edelstahl ausgeführt und die Module komplett abgedichtet, können ihnen Späne, Staub und Kühlschmiermittel auch auf Dauer nichts anhaben. Um einen prozesssicheren, automatisierten Werkstückwechsel zu gewährleisten, sollten Nullpunktspannmodule zudem mit Sperrluft ausgestattet sein.
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Mithilfe eines patentierten Eil- und Spannhubs erzielt das wartungsfreie Nullpunktspannmodul VERO-S von SCHUNK enorme Einzugs- und Haltekräfte.
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Das Nullpunktspannsystem VERO-S NSA plus sorgt für Präzision und Prozesssicherheit bei der automatisierten Maschinenbeladung.
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Kombination von Palettiermodul und Roboterkupplung
Für den vollautomatischen Palettenwechsel gibt es spezielle Palettiermodule, die extrem flach sind und im Maschinenraum jede Menge Platz fürs Werkstück und die Achsbewegungen lassen. Diese Module erreichen Einzugskräfte bis 20.000 N und Haltekräfte über 100.000 N. Bei Bedarf können sie unmittelbar in den Maschinentisch integriert werden. Um zu verhindern, dass Späne und Schmutz den automatisierten Wechselprozess gefährden, reinigt ein zwangsgeleiteter Luftstrom beim Palettenwechsel die Planflächen und stellt eine spanfreie Plananlage der Palette sicher. Zentrierringe übernehmen anschließend die referenzgenaue Positionierung. Spannschieber sorgen für eine formschlüssige, selbsthemmende Fixierung. Über eine Staudruckabfrage lassen sich alle Prozessschritte zuverlässig überwachen: Modul offen, Modul geschlossen und Palettenanwesenheit. Aufgrund der hohen Einzugskräfte gewährleisten sie selbst bei anspruchsvoller Volumenzerspanung einen präzisen Halt. Sie nehmen auch extreme Querkräfte zuverlässig auf, ohne dass das Werkstück seine Position verändert. Zur Entnahme hebt ein Aushubbolzen die Palette an und vereinfacht den Wechsel.
Ob eine Palettenbeladung besser per Roboter oder Portal erfolgt, hängt von den jeweiligen Gegebenheiten ab. Robotersysteme bieten eine sehr hohe Flexibilität in der Bewegung. Zudem kann der Roboter im Fertigungsprozess zusätzliche Aufgaben übernehmen, beispielsweise Bauteile vermessen, fügen, entgraten oder den Maschinenraum reinigen. Hingegen sind Linearsysteme sinnvoll, wenn einfache lineare Bewegungen ausreichen oder große Distanzen überbrückt werden müssen.
Um einen prozesssicheren Palettenwechsel zu gewährleisten, ist der Einsatz spezieller Handhabungsmodule empfehlenswert. Schlanke, störkonturminimierte Leichtbaukupplungen lassen sich auch in beengten Verhältnissen einsetzen und ermöglichen eine Palettenbeladung extrem nah am Maschinentisch. Mit ihnen sind besonders niedrige Aufbauten aus Spannstation und -palette realisierbar. Bei einem Eigengewicht von nur 1,6 kg (Baugröße 160) erzeugen sie mit Einzugskräften von bis zu 15 kN ein außergewöhnlich steifes System. Um ein optimales Verhältnis aus Steifigkeit, Robustheit und Gewicht zu erzielen, sind Teile außerhalb des Kraftflusses in Aluminium ausgeführt, Teile im Kraftfluss bestehen aus gehärtetem Edelstahl. Die Verriegelung der Module erfolgt formschlüssig und ist selbsthemmend. Öffnen, Schließen und Palettenanwesenheit werden über induktive Näherungsschalter abgefragt, so dass sich der gesamte Wechselprozess überwachen lässt. Um die Prozessstabilität zu erhöhen, sind die Roboterkupplungen komplett gegen Späne und Kühlschmiermittel abgedichtet.
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Roboterkupplung VERO-S NSR
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Ein patentierter Eil- und Spannhub gewährleistet bei VERO-S NSR hohe Einzugskräfte und eine besonders steife Spannung.
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Standardportale sind wirtschaftliche Alternative
Auch im Bereich der Portallösungen für die Maschinenbeladung hat sich in jüngster Zeit viel getan: Anwendungsspezifische Maßanfertigungen werden künftig immer häufiger standardisierten Linien- und Raumportalen weichen, mit denen sich die Kosten für Projektierung, Montage und Inbetriebnahme um bis zu 50 % reduzieren lassen. Ihr Effizienzhebel setzt bei den oft mühsamen Einzelschritten an, die nötig sind, bis eine Baugruppe komplett konfiguriert ist: bei Projektierung, Engineering, Lagerhaltung, Logistik und Montage. Statt sich um Verbindungselemente, Steckverbinder und Kabelführungen zu kümmern, können sich Anlagenbauer und Systemintegratoren mit Hilfe solcher Standardprogramme auf das Wesentliche, sprich auf den eigentlichen Prozess konzentrieren. Sondersysteme werden nur noch dort gebraucht, wo es um besonders knifflige Aufgabenstellungen geht. Frei programmierbare, elektrisch angetriebene Linien- und Raumportale, bieten für die automatisierte Maschinenbeladung beste Voraussetzungen. Mit ihnen kann jede beliebige Position angefahren werden. Die Hublängen ihrer mit robusten Zahnriemenantrieben ausgestatteten Horizontalachsen liegen zwischen 500 mm und 1.500 mm. Die Hublänge der mit präzisen und leistungsdichten Spindelantrieben ausgerüsteten Vertikalachsen betragen zwischen 100 mm und 500 mm. Abhängig von der gewählten Basisversion sind die Portale für Traglasten bis 10 kg oder 20 kg ausgelegt. Leistungsfähige Servoantriebe mit Absolutwertgeber gewährleisten eine hohe Wiederholgenauigkeit von 0,1 mm pro Achse.
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Die elektrischen Linien- und Raumportale von SCHUNK werden auf Wunsch komplett mit Motoren vormontiert. Start- und Endpunkte lassen sich beliebig programmieren.
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Greifen - saugen - reinigen: Das Lean Automation Programm von SCHUNK nutzt die Möglichkeiten der Werkzeugmaschine zur Automatisierung.
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Smarte Automatisierung fürs kleine Budget
Dass die automatisierte Beladung von Werkzeugmaschinen selbst mit einfachsten Mitteln möglich ist, verdeutlichen besonders smarte Lösungen, bei denen zur Handhabung all die Dinge genutzt werden, die in Werkzeugmaschinen bereits vorhanden sind. Dabei werden spezielle Parallel-, Zentrisch-, Vakuum- oder Magnetgreifer in konventionellen Werkzeugaufnahmen gespannt, über die Maschinenachsen verfahren und mit Druckluft oder Kühlschmiermittel betätigt. Während der Zerspanung werden die Handhabungsmodule im Werkzeugmagazin der Maschine abgelegt. Ausgleichseinheiten, Funk-Sensoren und Reinigungsgeräte für den Maschinenraum vervollständigen das Programm.
Wie vielfältig die Möglichkeiten und Potenziale der automatisierten Maschinenbeladung sind, belegt der Kompetenzführer für Spanntechnik und Greifsysteme SCHUNK. Kein anderes Unternehmen bietet ein größeres, standardisiertes Modulprogramm für die automatisierte Maschinenbeladung. Im Bereich der Greifsysteme reicht es vom smarten Lean Automation Konzept, bei dem die Beladung mithilfe der maschineneigenen Achsen erfolgt, über kosteneffiziente Standardportale bis hin zu leistungsdichten Lösungen fürs Teilehandling per Roboter. In der Spanntechnik umfasst es eine Vielzahl automatisierter Spannlösungen, wie etwa kompakte Kraftspannblöcke, universell einsetzbare Kraftspannfutter, Magnetspannplatten und hocheffiziente Nullpunktspannlösungen. Damit bietet das innovative Familienunternehmen eine einzigartige Synergie aus beiden Bereichen, die Anwendern gleichermaßen wirtschaftliche wie prozesssichere Lösungen aus einer Hand ermöglicht.
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12.2012
Im Spannungsfeld zwischen Präzision, Flexibilität und Wirtschaftlichkeit
Wer im Formenbau die Möglichkeiten integrierter CAD/CAM-Lösungen, hochdynamischer 5-Achs-Maschinen und leistungsfähiger Schneidstoffe für sich nutzen will, sollte auch seine Werkzeughaltersysteme konsequent auf den Prüfstand stellen. Längst geht es dabei nicht mehr nur darum, dass mangelhafte Rundlaufgenauigkeiten, zu geringe Haltekräfte oder Unwuchten den Prozess gefährden können. Vielmehr sind die Werkzeughaltersysteme zu einem entscheidenden Erfolgsfaktor geworden, wenn der Spagat zwischen Präzision, Flexibilität und Wirtschaftlichkeit gelingen soll.
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11.2012
Neue Möglichkeiten der Quadratpoltechnik
Die elektropermanente Quadratpol-Magnetspanntechnik ist eine nahezu idealtypische Spannlösung für Bearbeitungszentren. Sie bietet zahlreiche Vorteile: So sind Werkstücke optimal zugänglich und lassen sich in einer Aufspannung von fünf Seiten bearbeiten. Ein umständliches Feinjustieren von Spannelementen und ein mehrfaches Spannen der Werkstücke im Bearbeitungsprozess sind vielfach nicht mehr nötig. Zusätzlich zu Fräsanwendungen erschließt die Quadratpoltechnik in jüngster Zeit nun auch das Flachschleifen. Zudem erhöhen spezielle Anzeigemodule die Prozesssicherheit und schaffen optimale Voraussetzungen für die automatisierte Beladung.
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10.2012
Hochleistungsautomatisierung aus dem Baukasten
Wer Hochleistungsmontageanlagen für die Elektronik-, Medizintechnik-, Automotive- oder Konsumgüterindustrie plant, weiß um die Herausforderungen, die in der Auswahl und Verkettung einzelner Module und Baugruppen zu einer Gesamtanlage stecken. Fehlende mechanische Verbindungselemente, inkompatible Reglerkonzepte oder mangelhafte Planungstools wirken sowohl im Planungs- und Realisierungsprozess als auch im laufenden Betrieb wie Sand im Getriebe. Eine effiziente Alternative sind vielfältig kombinierbare Systemprogramme - vorausgesetzt sie sind hinsichtlich Leistung und Umfang, aber auch hinsichtlich Kompatibilität und Konfiguration durchdacht aufgebaut.
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09.2012
Stärken gezielt nutzen
In stationären Spannsystemen schlummern enorme Effizienz- und Qualitätspotenziale für die Fertigung. Wer sie erschließen will, sollte konkret hinterfragen, wo die jeweiligen Stärken der einzelnen Spanntechnologien liegen. Gezielt ausgewählt und kombiniert können sich Investitionen innerhalb kürzester Zeit amortisieren.
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08.2012
Spannbacken - die unterschätzten Möglichmacher
Angesichts ausgereifter Drehfutter, leistungsdichter Spannblöcke und aufwändig konstruierter Vorrichtungen scheinen die technologischen Möglichkeiten von Spannbacken auf den ersten Blick eher begrenzt. Tatsächlich aber stecken in der unmittelbaren Schnittstelle zum Werkstück enorme Potenziale: Jenseits konventioneller harter und weicher Aufsatzbacken hat sich ein breites Spektrum von Spannbacken etabliert, mit denen sich selbst kniffligste Spannaufgaben wirtschaftlich lösen lassen. Ein Überblick zeigt, was möglich ist.
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07.2012
Effiziente Konzepte für die automatisierte Maschinenbeladung
Während die automatisierte Be- und Entladung früher auf große Serien beschränkt war, wird sie heute auch bei kleinen Losgrößen und Einzelstücken mehr und mehr zum Standard. Ziel ist es, rüstzeitbedingte Stillstandzeiten zu reduzieren und eine mannarme Fertigung rund um die Uhr zu ermöglichen. Das durchdachte Zusammenspiel innovativer Spannmittel und Automationskomponenten bewirkt dabei ein Höchstmaß an Präzision und gewährleistet zugleich zuverlässige Prozesse.
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06.2012
Konsequente Wartung erhöht langfristig die Präzision, Prozessstabilität und Sicherheit von Spannmitteln
Werkstückspannmittel sind in der modernen Fertigung extremen Belastungen ausgesetzt. Sie beeinflussen maßgeblich die Präzision am Werkstück, die Prozessstabilität und die Sicherheit für Mensch und Maschine. Um ihre optimale Spannkraft sicherzustellen, beherzigen Anwender in der Regel die vom Hersteller angegebenen Schmierintervalle. Darüber hinaus entscheiden sich mittlerweile immer mehr Unternehmen für eine vorbeugende Instandhaltung, bei der die Spannmittel in definierten Zyklen auf Herz und Nieren geprüft werden. So lassen sich dauerhaft eine hohe Langzeitgenauigkeit, ein minimaler Langzeitverschleiß und eine hohe Prozesssicherheit gewährleisten.
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05.2012
High Performance ohne Rattern
Die Zeiten des brachialen Schruppens sind vorbei. Wer heute in kurzer Zeit viele Späne machen will, greift zu hochwertigen Schneiden und intelligenten Werkzeughaltersystemen, die hohe Drehmomente übertragen und zugleich auftretende Schwingungen zuverlässig dämpfen. Moderne Aufnahmen schonen die Schneiden, die Maschinenspindel, die Werkstückoberfläche und ermöglichen selbst bei anspruchsvollen Werkstoffen ein hohes Zeitspanvolumen.
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04.2012
Pneumatisch oder mechatronisch greifen?
Die zunehmende Variantenvielfalt, immer kürzere Innovationszyklen sowie die wachsende Vergleichbarkeit von Produkten führen in vielen Branchen zu einem enormen Kostendruck. Nach Ansicht von Experten wird sich die Produktionsautomatisierung in den kommenden Jahren zum Schlüsselfaktor erfolgreichen Wirtschaftens entwickeln. Den Greifsystemen kommt dabei eine besondere Bedeutung zu: Je präziser, flexibler, schneller und zuverlässiger sie arbeiten, desto eher lassen sich auskömmliche Deckungsbeiträge erzielen. Galten pneumatische Greifsysteme lange Zeit als das Maß der Dinge, konnten mechatronische Lösungen mittlerweile deutlich aufholen. Immer häufiger stehen Anwender und Anlagenplaner vor der Frage, welches Antriebskonzept die größeren Vorteile für den Handhabungs- und Montageprozess bringt: Pneumatik oder Mechatronik?
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03.2012
Ideale Ergänzung vorhandener Spannmittel
Verglichen mit Spannpratzen, Spannblöcken, Backenfuttern, Nullpunktspannsystemen oder Magnetspannplatten ist die Vakuumspanntechnik in der Metallbearbeitung noch weitgehend unbekannt. Dabei können Vakuumspannsysteme gerade bei der Zerspanung dünner, deformationsempfindlicher Teile sowie bei Werkstücken aus Aluminium und anderen nicht-ferromagnetischen Werkstoffen wertvolle Dienste leisten. Vor allem in Form flexibel einsetzbarer Matrixplatten sind sie eine sinnvolle und einfach zu handhabende Ergänzung vorhandener Spannmittel.
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02.2012
Bald schon selbstverständlich
Mechatronische Handhabungssysteme bieten verlockende Möglichkeiten: Sie sind extrem flexibel, ermöglichen eine Vielzahl intelligenter Funktionen und machen sich trotz höherer Einstandspreise auch wirtschaftlich schnell bezahlt. Kein Wunder also, dass sie in der pneumatikdominierten Welt der Handhabung zunehmend an Bedeutung gewinnen. Dies gilt erst recht, seitdem sich immer mehr mechatronische Komponenten auch von Otto-Normalanwender zuverlässig bedienen lassen.
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01.2012
Werkzeugverlängerungen überzeugen mit minimaler Störkontur
Spätestens seit dem Siegeszug moderner 5-Achs-Maschinen erleben Werkzeugaufnahmen mit schlanker Störkontur einen regelrechten Boom. Mit ausreichendem Drehmoment und hoher Rundlaufgenauigkeit ermöglichen sie das tiefe, kollisionsfreie Eintauchen ins Werkstück und damit eine präzise Bearbeitung selbst schwer zugänglicher Stellen. Eine gleichermaßen wirtschaftlich wie flexibel einsetzbare Variante sind schlanke Werkzeugverlängerungen, die bei Bedarf zwischen Werkzeug und Werkzeughalter montiert werden. Sie lassen sich mit unterschiedlichsten Aufnahmen kombinieren.
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