Beladung NSE mini

Mit dem NSE mini hat Schunk auch für das Handling kleiner Werkstücke Palettiermodule im Programm. Bild: Schunk

NSR maxi 220

Die Roboterkupplung NSR maxi 220 ist für die Handhabung schwerer Paletten bis 1000 Kilogramm ausgelegt. Bild: Schunk

Aufgrund seiner hohen Flexibilität wird beim automatisierten Werkstückwechsel das souveräne Zusammenspiel von Greifern, Schnellwechselsystemen, Roboterkupplungen, Palettier- und Nullpunktspannmodulen rasant an Bedeutung gewinnen.

Spannmittelwechsel AS Schneider

Beim automatisierten Spannmittelwechsel, wie hier bei AS-Schneider, spielt die Leistungsfähigkeit der Nullpunktspannsysteme eine wichtige Rolle. Bild: AS-Schneider

Einen besonders flexiblen und zugleich prozessstabilen Spannmittelwechsel ermöglichen standardisierte Palettiersysteme. Dabei werden die Werkstücke und Spannvorrichtungen auf Spannpaletten gerüstet, magaziniert und aus dem Palettenmagazin sukzessive auf das Bearbeitungszentrum eingewechselt. An der Unterseite verfügen die Paletten über eine einheitliche Schnittstelle zum Nullpunktspannsystem.

Vergleichbar mit einem Adapter verbinden sie die Maschine mit unterschiedlichsten Werkstücken. Mehr noch: Moderne Palettensysteme verfügen zusätzlich über eine seitliche Schnittstelle, sodass sie prozessstabil mit einem Roboter oder Portal verbunden werden können. Damit werden sie zum entscheidenden Bindeglied in der Werkzeugmaschinenautomatisierung, das die drei Kernforderungen nach Flexibilität, Präzision und Wirtschaftlichkeit in Einklang bringt.

Leistungsdichte Nullpunktspannmodule

Palettiersystem

Bei kleinen und mittleren Losgrößen erhöhen Palettiersysteme die Produktivität und Wirtschaftlichkeit von Werkzeugmaschinen. Bild: Schunk

Ein sehr umfassendes Modulprogramm zur automatisierten Maschinenbeladung bietet der Anbieter von Spanntechnik und Greifsystemen Schunk. Es reicht von Nullpunktspannlösungen in der Werkzeugmaschine über standardisierte Paletten und Roboterkupplungen bis hin zu unterschiedlichsten Werkstückspannmitteln in allen nur erdenklichen Größen und Ausprägungen. Eine besonders effiziente Nullpunktspannlösung für den automatisierten Palettenwechsel ist das Palettiermodul Vero-S NSA plus, das extrem flach baut und im Maschinenraum jede Menge Platz für das Werkstück und die Achsbewegungen lässt.

Es erreicht Einzugskräfte bis 20.000 Newton und Haltekräfte über 100.000 Newton. Möglich werden so hohe Werte durch einen von dem Unternehmen entwickelten und patentierten Eil- und Spannhub. Selbst bei anspruchsvoller Volumenzerspanung gewährleisten die robusten Module einen präzisen Halt.

Schnellwechselmodule SWS

Die standardisierten Schunk Schnellwechselmodule SWS gewährleisten einen prozessstabilen Greiferwechsel in Sekundenschnelle. Bild: Schunk

Sie nehmen auch extreme Querkräfte zuverlässig auf, ohne dass das Werkstück seine Position verändert, beispielsweise wenn hohe Teile an der Sohle gespannt und in der Höhe bearbeitet werden. Bei Bedarf kann das Palettiersystem auch unmittelbar in den Maschinentisch integriert werden. Um die Lebensdauer und Prozesssicherheit zu erhöhen, sind sämtliche Funktionsteile wie Grundkörper, Spannschieber und Spannringe in gehärtetem Edelstahl ausgeführt und damit absolut korrosionsbeständig.

Ein zwangsgeleiteter Luftstrom verhindert, dass beim Palettenwechsel Späne und Schmutz den automatisierten Wechselprozess gefährden, indem er die Planflächen und den Kurzkegel reinigt und eine spanfreie Plananlage der Palette sicherstellt. 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. Beim Werkstückwechsel hebt ein Aushubbolzen die Palette leicht an und vereinfacht den Wechselvorgang.

Im Gegensatz zu anderen Spannsystemen verbraucht das Vero-S NSA plus während der Bearbeitung keine Energie. Die Werkstücke bleiben selbst dann sicher gespannt, wenn der Druck im Luftsystem plötzlich abfallen sollte. Zum Öffnen der Module genügt ein Pneumatiksystemdruck von sechs bar. Das spart teure Hydrauliksysteme und eine aufwendige Verrohrung.

Hochpräzise Mikrobearbeitung

Elektrik- und Fluidmodule

Die SWS können mit unterschiedlichsten Elektrik- und Fluidmodulen ausgestattet werden, um Effektoren und Sensoren zu versorgen. Bild: Schunk

Soll die Palettenbeladung im Wechsel automatisiert oder manuell erfolgen, bieten sich die Nullpunktspannmodule Vero-S NSE plus und das kleinere Pendant Vero-S NSE mini an. Sie ermöglichen pro Modul Einzugskräfte bis 40.000 Newton beziehungsweise bis 1500 Newton und verfügen, wie alle Module, serienmäßig über die Vollausstattung mit patentiertem Eil- und Spannhub, Selbsthemmung, langlebigen Funktionsteilen und Sperrluft.

Mit einer Bauhöhe von nur 20 Millimetern und einem minimalen Spannbolzenabstand von nur 100 Millimetern überträgt Verso-S NSE mini die Möglichkeiten der automatisierten Palettenbeladung sogar auf den Bereich der hochpräzisen Mikrobearbeitung. Sämtliche Nullpunktspannmodule der Serie gewährleisten eine Wechselwiederholgenauigkeit von weniger als 0,005 Millimetern.

Um die Schnittstelle zum Roboter oder Portal zu vereinheitlichen und einen prozessstabilen Ablauf zu gewährleisten, hat Schunk speziell fürs Palettenhandling die schlanke, störkonturminimierte Roboterkupplung NSR entwickelt. Sie 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.

Palettengewichte

Mit Palettengewichten von einem bis 1000 Kilogramm decken die Roboterkupplungen NSR ein großes Spektrum ab. Bild: Schunk

Dank konsequentem Leichtbau wiegen die Module nur 400 (NSR mini 100) beziehungsweise 1600 Gramm (NSR 160). Sie eignen sich zur zuverlässigen Handhabung von Paletten bis 75 (bei 200 x 200 mm) beziehungsweise 300 Kilogramm (bei 400 x 400 mm). Speziell für das Schwerlasthandling bis 1000 Kilogramm hat das Unternehmen die Roboterkupplung NSR maxi 220 entwickelt.

Spannmittelwechsel ohne Palette

Dass ein automatisierter Spannmittelwechsel auch ohne Palettiersystem möglich ist, zeigt der Armaturenhersteller AS-Schneider aus Nordheim. Im Rahmen der Investition in ein zweispindliges Vertikalbearbeitungszentrum Stama MC 531/Twin hatte man sich zum Ziel gesetzt, die Flexibilität und Schnelligkeit bei der Gehäusefertigung zu steigern, die Maschinenauslastung und damit die Wirtschaftlichkeit zu erhöhen und zugleich den Personalaufwand zu reduzieren.

Schnellwechselbahnhof

Bei AS-Schneider werden die Kraftspannblöcke an einer Rüststation vor der Maschine abgestellt und hauptzeitparallel beladen. Die dazu erforderlichen Greifer holt der Roboter vollautomatisch am Schnellwechselbahnhof. Bild: Schunk

Hierzu werden federgespannte Schunk Tandem plus Kraftspannblöcke hauptzeitparallel außerhalb der Maschine mit Rohteilen bestückt, in gespanntem Zustand in die Maschine eingewechselt und von leistungsdichten Vero-S NSE plus Nullpunktspannmodulen auf den Drehsatelliten des Bearbeitungszentrums gespannt. Dabei nimmt Vero-S die extremen Querkräfte zuverlässig auf, ohne dass das Werkstück seine Position verändert oder verschleißträchtige Vibrationen an der Werkzeugschneide entstehen.

Die Tandem plus Kraftspannblöcke wiederum erzielen auf engstem Raum konzentrierte Spannkräfte von bis zu 55 Kilonewton und gewährleisten eine exzellente Wiederholgenauigkeit von bis zu 0,01 Millimeter. Abhängig von der Komplexität der Werkstücke lassen sich auf der Maschine zwischen zwei und acht Teile gleichzeitig bearbeiten. An einer Umlegestation werden die Werkstücke für die zweite Aufspannung umgegriffen und erneut in den Kraftspannblöcken gespannt. Nach der Bearbeitung legt der Roboter die Teile schließlich auf Paletten ab, die – fertig beladen – ebenfalls wieder von dem Roboter gehandhabt werden.

Ein entscheidender Faktor für den Erfolg des Automatisierungskonzepts war die fachgebietsübergreifende Gesamtkompetenz von Schunk. So war es möglich, ein schlüssiges Spann- und Greifkonzept aus einer Hand zu realisieren. Die Standardprogramme des Familienunternehmens boten hierfür eine gute Basis. So mussten beispielsweise die Spannmittel für die automatisierte Beladung nur minimal modifiziert werden.

Die Greifer wiederum wurden auf Basis der vielzahngeführten und damit besonders langlebigen Schunk Universalgreifer PGN-plus gezielt für die jeweilige Anwendung konstruiert. Um die Werkstücke ein- beziehungsweise umzulegen, nutzt AS-Schneider ebenfalls einen PGN-plus, der wiederum mit dem Backenschnellwechselsystem BSWS ausgestattetet ist, wodurch er besonders schnell auf ein neues Teilespektrum umgestellt werden kann.

Patentierter Eil- und Spannhub

Ein patentierter Eil- und Spannhub gewährleistet bei der NSR Roboterkupplung hohe Einzugskräfte und eine steife Spannung. Bild: Schunk

Standardisierte Greiferwechselsysteme der Baureihe SWS gewährleisten einen sekundenschnellen, voll automatischen Wechsel der einzelnen Greifmodule. Sie sind Teil des mit über 2000 Varianten weltweit breitesten Modulprogramms für Schnellwechselsysteme und wurden zur zuverlässigen Abfrage der Greifer über induktive Näherungsschalter mit standardisierten Elektromodulen zur Signalübertragung ausgestattet. Das Ergebnis überzeugt.

„Mithilfe der leistungsfähigen Module und der Beratungskompetenz von Schunk ist es uns gelungen, eine enorm hohe Prozessstabilität zu gewährleisten“, betont Rolf Fischer, Produktions- und Logistikleiter bei AS-Schneider. „Die Anlage läuft mittlerweile im 24/7-Betrieb, wobei unter der Woche die dritte Schicht und am Wochenende alle drei Schichten mannlos gefahren werden. Die Personalkosten sind auf diese Weise deutlich gesunken.“

Zudem lassen sich Eilaufträge im Rahmen des neuen Prozesses deutlich flexibler und schneller umsetzen. Und noch ein Effekt kommt hinzu: Aufgrund des automatisierten Spannmittelwechsels spart AS-Schneider pro Wechselvorgang zwischen acht und zehn Minuten ein – angesichts einer Bearbeitungsdauer zwischen zehn und 60 Minuten ein enormer Effekt. jl

Autoren: Marcel Nagel und Markus Michelberger, Schunk