Werkstück-Spannlösung Werkstück-Spannlösung steigert Produktivität um 20 %

Autor / Redakteur: F. Stephan Auch / Mag. Victoria Sonnenberg

Auf flexibel einsetzbaren Standardspanntürmen können Werkstücke mit bauteilspezifischen Spannbacken gespannt werden. So gelingt es, die Ausbringung um 20 % zu steigern, gleichzeitig verbessert sich die Prozesssicherheit.

Firma zum Thema

Komplexe Bauteile in nur zwei Spannungen komplett fertigen: Die geschickte Nutzung der vier Spannseiten bringt immer sechs fertige Werkstücke von der Maschine.
Komplexe Bauteile in nur zwei Spannungen komplett fertigen: Die geschickte Nutzung der vier Spannseiten bringt immer sechs fertige Werkstücke von der Maschine.
(Bild: Roemheld)

Kubische Bauteile prozesssicher spannen: Das war eines der Ziele von Fertigungsplaner Stefan Picht, als er 2002 die Abteilung Vorfertigung Hydraulik als Arbeitsvorbereiter bei Claas Industrietechnik übernahm. Also holte er Angebote von den namhaften Anbietern ein und testete verschiedene Modelle.

Das Rennen machten Hilma-Turmspannsysteme TS 125 L, die Platz für das Spannen von bis zu 16 Werkstücken bieten. Obwohl die Komponenten die teuersten waren, lohnt sich ihre Anschaffung, sagt Picht: „Die einmalig höhere Investition hole ich jeden Tag wieder heraus.“ Entscheidend war seinen Aussagen zufolge vor allem die Spannsicherheit, die mit den Hilma TS 125 erreicht wird. „Neben der großen Prozesssicherheit haben sie den weiteren Vorteil, dass wir dank der sicheren Werkstückspannung die Vorschübe der Maschinen erhöhen konnten und so produktiver arbeiten.“

Bildergalerie
Bildergalerie mit 6 Bildern

Claas Industrietechnik ist überzeugt von Hilma-Turmspannsystemen

Aufgrund der guten Erfahrungen sind in der Zwischenzeit zahlreiche weitere Turmspannsysteme hinzugekommen. Von den vierseitigen Spanntürmen sind heute neben acht TS 125 drei TS 125 Vector für hohe Werkstückgewichte im Einsatz. Zusätzlich wird ein dreiseitiger TS 125 Tristar genutzt. Außerdem spannt Claas Industrietechnik Bauteile mithilfe von sechs MSH Mehrfachspannsystemen und einer Reihe von weiteren Hilma-Maschinenschraubstöcken.

Der Systemlieferant aus Paderborn stellt Komponenten für die Antriebstechnik und die Mobilhydraulik von Landmaschinen und Kommunalfahrzeugen her. 1956 wurde die Claas Industrietechnik als verlängerte Werkbank des gleichnamigen Herstellers von Landmaschinen gegründet, der seinen Sitz im gut 60 km entfernten Harsewinkel hat. Heute ist der Systemlieferant ein eigenständiges Unternehmen, das rund 700 Mitarbeiter beschäftigt und ein Viertel seiner Kunden außerhalb des Claas-Konzerns findet.

Turmspannsysteme sind Teil der flexiblen Produktionslösung

Eingesetzt werden die Spannsysteme in der Abteilung „Vorfertigung Hydraulik“, wo sie Teil einer umfassenden Produktionslösung sind, die bei Claas intern „flexibles Fertigungssystem“ genannt wird. Dieses besteht aus jeweils zwei horizontalen Vier-Achs-Bearbeitungszentren Heckert CWK 400 D und HEC 400, die mit einem Palettenbahnhof des finnischen Automatisierers Fastems verknüpft sind.

In dem zweigeschossigen Bahnhof stehen auf vierzig Speicherplätzen die Paletten mit den Spanntürmen. Da die Bauteile zu 90 % in zwei Aufspannungen bearbeitet werden, sind auf jedem Spannturm sowohl Rohteile zu finden, die auf die erste Bearbeitung warten, als auch Werkstücke für die Fertigbearbeitung. Roboter entnehmen die Paletten ihrem Stellplatz und fahren sie zu den jeweiligen Maschinen. An zwei Rüstplätzen werden die Spanntürme bestückt.

Auf den vier Bearbeitungszentren werden vor allem komplexe Hydraulikkomponenten, wie beispielsweise Ventilgehäuse und Pumpenbauteile bearbeitet, jedes Jahr rund 92.000 Stück. Sie bestehen zu jeweils gleichen Teilen aus Grau- und Sphäroguss oder Aluminiumknetlegierungen. Hinsichtlich Gewicht, Dimension und Geometrie variieren die rund 240 verschiedenen Werkstücke stark: von weniger als 1 bis zu 15 kg Gewicht, mit Maßen von 100 mm × 80 mm × 53 mm bis zu 125 mm × 100 mm × 242 mm und von kubisch bis zu frei gestaltetem Formguss. Die Losgrößen schwanken von 10 – bei der Ersatzteilfertigung – bis zu 500 Stück.

Angesichts der mehr als 200 unterschiedlichen Bauteile ist leicht nachvollziehbar, dass die ursprüngliche Spannweise der Bauteile mit werkstückspezifischen Sondervorrichtungen aufwendig, teuer und unflexibel war. Die heutige Lösung ist das genaue Gegenteil, denn nun werden nur noch die Spannbacken den Werkstücken angepasst, so Picht: „Jetzt haben wir Standardspannelemente mit spezifischen Backen. Wir setzen zu 90 % Sonderbacken ein, die exakt auf unsere Anforderungen hin entwickelt werden.“ Die restlichen Komponenten der Spannlösung sind universell einsetzbar und bleiben stets die gleichen.

Wechselbacken können Spannränder eines Werkstücks reduzieren

Roemheld bietet bereits für Standardanwendungen ein umfangreiches Sortiment an Wechselbacken an, das sich durch kundenindividuelle Varianten nochmals erweitert. Das Lieferprogramm umfasst schnell austauschbare Wechseleinsätze. Die mit Hartmetallgripp-Einsätzen können so nichtparallele Spannflächen ausgleichen oder Werkstücke mit schmalen Spannrändern kraftvoll spannen. Falls notwendig, lassen sich mit ihrer Hilfe auch die Spannränder eines Werkstücks reduzieren.

Mit den TUC-beschichteten Semistandardbacken gelingt es, die Haltekräfte bei unveränderter Spannkraft deutlich zu erhöhen, beispielsweise für das sichere Spannen dünnwandiger Teile bei einer kraftvollen Zerspanung.

„Wenn es neue Bauteile zu bearbeiten gibt, bekommen wir von Claas Anfragen für Sonderbacken. Das passiert in der Regel mehrfach im Jahr“, erläutert Karl-Heinz Stötzel, Produktmanager Werkstück-Spannsysteme am Roemheld-Standort Hilchenbach. Stefan Picht sendet dann die Bauteildaten an die erfahrenen Konstrukteure in Hilchenbach. Diese entwickeln geeignete Spannlösungen, die Vorschläge erhält Claas als Zeichnung oder 3D-Grafik. „Beim Ringen um die beste Lösung haben wir immer einen lebhaften Austausch zwischen unserer Arbeitsvorbereitung und Bauteilkonstruktion sowie der Konstruktion von Roemheld“, berichtet Picht. Produktmanager Stötzel weist darauf hin, dass die Aufgaben durchaus anspruchsvoll sind: „Für unsere Konstruktion ist es mitunter eine Herausforderung, die Spannbacken so zu konstruieren, dass sie eine optimale Zugänglichkeit des Werkstücks für die Bearbeitung gewährleisten.“

Rüst- und Übergabeplätze mit Handlingsystem

Alle eingesetzten Werkstück-Spannsysteme sind rein mechanisch bedienbar. Bei Claas werden zwei Varianten der Hilma-TS-125 Spanntürme eingesetzt. Die Systeme mit 3.-Hand-Funktion werden über eine Spindel betätigt. Die Spannkraft baut sich gleichmäßig an der zentralen Mittelbacke auf. Die TS 125 Vector werden mit zwei Spindeln betätigt. Beide Spannstellen arbeiten unabhängig und können mit unterschiedlichen Spannkräften beaufschlagt werden. Alle TS-Turmspannsysteme werden mit einem in der Beladestation montierten Handlingsystem betätigt.

Der an Balancern aufgehängte und geführte Pneumatikmotor wird vom Bediener auf die Spindel des Spannturms aufgesetzt. Die Betätigung erfolgt mittels Fußschalter. Der Bediener hat immer beide Hände zum Werkstückhandling frei und die Spannkraft ist stets reproduzierbar. Dies hat einen sehr positiven Effekt auf die Ergonomie am Arbeitsplatz und die Spannsicherheit. Zum Schutz vor Unfällen muss der Bediener erst den Drehmomentmotor am Rüstplatz einhängen. Erst dann meldet ein Induktionsgeber, dass der Roboter die Palette mit den Spannmitteln abholen kann.

Mit der langjährigen Zusammenarbeit ist Claas sehr zufrieden, verrät Fertigungsplaner Picht: „Beratung, Kommunikation, Projektablauf und Service sind sehr gut, die Qualität der Spannmittel ist ausgesprochen hoch, ihre Bedienung einfach und zuverlässig. Und die Verbesserungen hinsichtlich Produktivität und Sicherheit sind größer, als wir ursprünglich erwartet haben.“ Um den Durchsatz weiter zu erhöhen, sollen bei Claas Industrietechnik in Zukunft noch mehr Werkstücke auf Standardspanntürmen mit Sonderbacken gespannt werden.

„Vor allem für die Bearbeitung von Bauteilen aus Aluminium sind die Werkzeuge immer leistungsfähiger geworden. Daher haben sich die Laufzeiten kontinuierlich verkürzt, deshalb fällt das Rüsten immer mehr ins Gewicht“, erklärt Picht. MM

* F. Stephan Auch ist Inhaber der auchkomm Unternehmensmmunikation in 90402 Nürnberg, Tel. (09 11) 2 74 71 00, fsa@auchkomm.de

(ID:44129057)