Spezialisierte Nullpunktspann- technik
Module sorgen für neue Möglichkeiten
Nullpunktspannmodule gelten seit Jahren als effizienter Rüstzeitkiller in der Fertigung. Universell nutzbare Standardspannmodule in unterschiedlichen Baugrößen erlauben eine beinahe grenzenlose Vielfalt an Spannlösungen. Nun geht Schunk noch einen Schritt weiter: Auf Branchen- beziehungsweise Anwendungsfelder spezialisierte Module übertragen die Vorzüge der Technologie auf neue Einsatzgebiete – von der Luftfahrtindustrie und der additiven Fertigung bis zum Werkzeug- und Formenbau.
Ob klassische Werkstattfertigung, Kleinserienproduktion, vollautomatisierter 24/7-Betrieb oder Werkzeugbau – das VERO-S Baukastenprogramm von SCHUNK leistet schon heute in einer Vielzahl von Anwendungen wertvolle Dienste. Es kombiniert das derzeit wohl fortschrittlichste Nullpunktspannsystem SCHUNK VERO-S mit einer Vielzahl anderer Spannmittel zu einem standardisierten Baukastensystem für die hocheffiziente Werkstückspannung.
Ausgehend von den unterschiedlichen Maschinentypen haben die Spezialisten von SCHUNK eine Systematik entwickelt, die die Auswahl geeigneter Module deutlich erleichtert. Über 1.000 Kombinationsmöglichkeiten umfasst das Programm schon heute. Es reicht von hocheffektiven Modulerhöhungen über mehrseitige Spanntürme, Spannpaletten, pneumatische und hydraulische Spannblöcke, Doppel- und Multifunktions-spannern bis hin zu Backenfuttern, Magnetspannlösungen, Modulen für die Drehbearbeitung sowie für die automatisierte Maschinenbeladung. Binnen Sekunden sind einzelne Spannmittel, fertig eingerichtete Werkstückpaletten oder unmittelbar mit Spannbolzen versehene Werkstücke referenzgenau in der Maschine fixiert, positioniert und gespannt.
Der eigentliche Rüstvorgang findet hauptzeitparallel außerhalb der Maschine statt. Das erhöht den Output, senkt die Kosten und schließt Bedienerfehler beim Spannvorgang aus. Mit den Roboterkupplungen der Baureihe VERO-S NSR für den hocheffizienten, robotergestützten Palettenwechsel auf Werkzeugmaschinen in der Gewichtsklasse von 1 kg bis 1.000 kg sowie mit dem weltweit breiteste Standard-Greifkomponentenprogramm am Markt ermöglicht SCHUNK zudem eine einzigartige Synergie aus Greifen und Spannen.
Spezialprogramm für die Luftfahrt
Mit VERO-S Aviation überträgt SCHUNK seine Nullpunktspannkompetenz nun auf die Luftfahrtindustrie. Vor allem Aluminium-Strukturbauteile gelten als Herausforderung in der Zerspanung, denn die freiwerdenden Eigenspannungen des Materials bremsen bislang die Produktivität bei den meist zwischen ein und zehn Meter langen Werkstücken. Um die Teile zu entspannen müssen Aufspannungen immer wieder angepasst oder komplett neu aufgebaut werden.
Genau hier setzt VERO-S Aviation an: Das flexibel einsetzbare Programm gewährleistet eine freie Zugänglichkeit von fünf Seiten, eine definierte Spannsituation, hohe Wiederhol- und Positioniergenauigkeiten, eine perfekte Geometrietreue sowie enorme Einzugs- und Haltekräfte. Vor allem aber senkt es den Rüstaufwand auf ein Minimum. Der Systembaukasten lässt sich in der Zerspanung ebenso einsetzen wie beim Entgraten, Messen und Montieren. Über individuelle Rüstpläne sind innerhalb kürzester Zeit wiederholbare Aufspannungen möglich.
Zentrales Element sind ausgleichende Spanninseln, die ohne manuellen Aufwand eine präzise, deformationsfreie Aufspannung sowie eine kollisionsfreie Bearbeitung ermöglichen, Eigenspannungen der Bauteile reduzieren und Schwingungen bei der Zerspanung dämpfen. Das Geheimnis liegt in der speziellen Lagerung der Spanneinheiten, die über Federn geklemmt und pneumatisch gelöst werden kann. Statt das Bauteil umständlich abzurüsten, wird einfach die Fixierung gelöst, worauf sich das Bauteil entspannt und in der entspannten Position unmittelbar neu gespannt werden kann.
Nachgiebige Spanneinheiten stellen sicher, dass temperaturbedingte Längenänderungen kompensiert werden. Mit dem flexibel und damit werkstückunabhängig einsetzbaren System lässt sich die Zahl der Aufspannungen deutlich reduzieren. Zugleich geht der Rüstaufwand pro Aufspannung zurück. Darüber hinaus minimiert die flexible Direktspannung Schwingungen während der Bearbeitung, was sich positiv auf die Oberflächengüte und die Standwege der Werkzeuge auswirkt.
Rüstzeitreduzierung im 3D-Druck
Kurze Rüstzeiten und eine hohe Produktivität im 3D-Druck verspricht das komplett abgedichtete Nullpunktspannmodul SCHUNK VERO-S NSE-AM mini 78-20, das speziell für den Einsatz in der additiven Fertigung konzipiert ist. Das Modul überträgt die in spanenden Verfahren seit Jahren bewährte Idee des sekundenschnellen Rüstens auf Maschinen zum Lasersintern (SLS) und Laserschmelzen (SLM). Mit einer maximalen Betriebstemperatur von 200° C ist es speziell für Anlagen mit aktiver Heizung vorbereitet.
Seine kompakten Abmessungen (ø 78 mm, Höhe 20 mm über dem Maschinentisch) gewährleisten einen optimalen Wärmefluss zur Substratplatte, so dass nach dem rasanten Wechselvorgang die für den 3D-Druck erforderliche Zieltemperatur schnell erreicht wird und die Produktion zügig begonnen werden kann. Das Modul, das auch für Arbeiten unter Inertgas-Atmosphäre geeignet ist und mit diesem betrieben werden kann, lässt sich vollständig in den Maschinentisch integrieren und beliebig mit weiteren Modulen kombinieren. Einführradien erleichtern die Beladung.
Für den Einsatz als Single-Spannmodul hat SCHUNK zudem eine Version mit integrierter Verdrehsicherung im Programm. Mit der standardmäßig integrierten Turbofunktion beträgt die Einzugskraft pro Modul 1.500 N. Die eigentliche Spannung erfolgt ohne externe Energiezufuhr über Federkraft, ist formschlüssig und selbsthemmend. Die Substrat- beziehungsweise Grundplatten bleiben also auch dann sicher gespannt, wenn der Druck plötzlich abfällt. Die Spannwiederholgenauigkeit beträgt < 0,005 mm. Zum Öffnen genügt ein Pneumatiksystemdruck von 6 bar.
Da die Schnittstelle des Moduls mit der Schnittstelle von VERO-S NSE mini 90-25 Spannmodulen für Werkzeugmaschinen übereinstimmt, können generativ gefertigte Bauteile inklusive Grundplatte zur Nachbearbeitung unmittelbar auf Werkzeugmaschinen mit VERO-S NSE mini Schnittstelle eingewechselt werden. So lässt sich eine durchgängige Prozesskette vom 3D-Druck über die Werkzeugmaschine bis zur Messmaschine realisieren.
Automatisierte Maschinenbeladung
Speziell für die automatisierte Werkzeugmaschinenbeladung sowie für Anwendungen in der Handhabungs- und Automatisierungstechnik hat SCHUNK das Automationsmodul VERO-S NSE-A3 138 entwickelt. Für den prozesssicheren Werkstück- und Spannmittelwechsel ist das Automationsmodul mit einer Anlagekontrolle sowie mit einer leistungsfähigen Abblasfunktion ausgestattet, die die Auflagefläche beim Wechselvorgang sorgfältig reinigt. Zusätzlich verhindert ein federbetätigter Konusverschluss, dass Späne oder Schmutz in die Wechselschnittstelle eindringen.
Eine enorme Einzugskraft von 8.000 N beziehungsweise 28.000 N mit aktivierter Turbofunktion sowie eine hohe Formstabilität des Modulkörpers kommen der Steifigkeit von automatisierten Schnellwechsellösungen zugute. So können auch hohe Kippmomente und Querkräfte zuverlässig aufgenommen werden. Je nach Anwendung lassen sich die Module in beliebiger Zahl kombinieren. Die Wechselwiederholgenauigkeit liegt bei < 0,005 mm.
Um Spannmittel per Plug-&-Work anzusteuern, bietet SCHUNK das Modul auch mit Medienübergabe an, die für Fluide mit zulässigen Systemdrücken bis 300 bar ausgelegt ist. Für den Einsatz als Single-Spannmodul gibt es das Automationsmodul zudem mit Verdrehsicherung – wahlweise mit oder ohne Medienübergabe. Im automatisierten Betrieb gewährleisten dabei Zentriereinsätze mit Flexelementen eine wiederholgenaue Lageorientierung sowie eine größtmögliche Prozesssicherheit.
Mit VERO-S NSE-A3 138 baut SCHUNK sein Spannmodulprogramm für automatisierte Anwendungen weiter aus. Seit mehreren Jahren bereits wird das Palettiermodul VERO-S NSA plus erfolgreich für den automatisierten Wechsel von Spannpaletten in Werkzeugmaschinen eingesetzt. Es gewährleistet Einzugskräfte bis 15.000 N sowie Haltekräfte über 100.000 N. Während das NSE-A3 dem klassischen Aufbau der VERO-S NSE plus Nullpunktspannodule mit Innenkegel folgt und speziell für automatisierte Anwendungen ausgerüstet wurde, ist das Palettiermodul NSA plus mit einem Außenkegel ausgestattet, der sich beosnders einfach reinigen lässt.
Direktspannung – manuell oder pneumatisch aktiviert
Neben der bewährten, pneumatisch betätigten Baureihe VERO-S WDP-5X, die unter der früheren Bezeichnung VERO-S WDB am Markt bekannt ist, bringt SCHUNK nun den manuellen 5-Achs-Baukasten VERO-S WDM-5X auf den Markt. Auch die neue Reihe ermöglicht mithilfe von Basis- und Aufbaumodulen eine definierte Spannsituation, eine zuverlässige Simulation sowie eine kollisionsfreie, hocheffiziente Zerspanung von fünf Seiten. Die Betätigung der Spannmodule erfolgt jedoch medienfrei und unabhängig von der Maschinenperipherie im Handumdrehen über Sechskantschlüssel.
Um die Spannmodule untereinander oder mit den entsprechenden Basismodulen zu verbinden, genügt jeweils eine Schraube. Da hierfür keine Druckluft erforderlich ist, können die Spannmodule losgelöst vom Pneumatiksystem beispielsweise an externen Rüstplätzen oder in unterschiedlichsten Maschinen genutzt werden. Über flexible Befestigungssysteme lassen sie sich mit fast allen Maschinentischtypen kombinieren. Mithilfe unterschiedlicher Reduktionsadaptern ist eine störkonturfreie 5-Seitenbearbeitung möglich.
Über Höheneinstelladapter lassen sich unterschiedliche Werkstückformen schnell und einfach spannen. Wer es noch komfortabler möchte, der greift zur pneumatisch betätigten Baureihe VERO-S WDP-5X. Unabhängig von der Höhe der Spannsäulen werden die Direktspannmodule hier über eine zum Patent angemeldete Medienübergabe mit Druckluft versorgt und über eine kraft- und formschlüssige Klemmverbindung mit Einzugskräften von bis zu 25.000 N (bei 50 Nm Betätigungsmoment) verriegelt. Dabei sorgt eine integrierte Niederzugsfunktion für maximalen Halt, so dass eine maximale Stabilität gewährleistet ist.
