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Spannmittel

Eine intelligente Spannklaue behält Spannkräfte im Blick

| Redakteur: Ute Drescher

Die intelligente Spannklaue FMS übermittelt Spannkräfte per WLAN an ein Anzeigegerät, einen Laptop oder eine Antenne. So lässt sich die Maschinensteuerung anbinden.

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Das Force Monitoring System überwacht die Spannkräfte auch während der Bearbeitung: Sinkt die Spannkraft, kann eingegriffen werden.
Das Force Monitoring System überwacht die Spannkräfte auch während der Bearbeitung: Sinkt die Spannkraft, kann eingegriffen werden.
(Bild: Jakob Antriebstechnik )

Um große Werkstücke maschinell bearbeiten zu können, müssen sie zumeist unter enorm hohen Spannkräften in Planscheiben oder Klauenkästen eingespannt werden. Je nach Art des Werkstückes können diese Aufspannzeiten mitunter mehrere Tage betragen und sogar mehreren Schichtwechseln unterliegen.

Zu den Nachteilen einer konventionellen Aufspannung gehören Schwankungen der Spannkraft durch verlustbehaftete Vorspannkrafterzeugung, ein inhomogener Spannungszustand in der Trennfuge, variable Spannkrafterzeugung durch verschiedene Bediener und Werkzeuge sowie ein selbsttätiges Lösen der Verbindung unter Vibrationen.

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Spannkraft ist sicherheitsrelevant

Die Überwachung der Spannkraft ist zunächst sicherheitsrelevant für den Arbeiter, das Werkstück und die Maschine. Ebenso stellt eine konstante, hohe Spannkraft eine besonders hohe Bearbeitungsqualität sicher. Sind die Werkstücke leicht verformbar, kommt es ganz besonders auf exakte Spannkräfte an, die möglichst hoch sein sollten, ohne jedoch das Werkstück zu schädigen. Selbst bei exakt eingestellten Werten kann sich die Spannkraft während der Bearbeitung durch Faktoren wie Zentrifugalkräfte ändern. Weiterhin können durch die Bearbeitung Geometrie- und Strukturänderungen von Roh- und Fertigteil-Eigenfrequenzen auslösen, die eine Spannkraftminderung oder sogar das unkontrollierte Lösen des ganzen Werkstückes bewirken können.

Eine intelligente Spannklaue erkennt solche Änderungen sofort und meldet diese, um entweder Anpassungen vorzunehmen oder einen direkten Maschinenstopp auszulösen. Produktivität, Qualität und Sicherheit werden so durch optimale Prozessparameter sichergestellt.

Eine solche intelligente Spannklaue ist das Force-Monitoring-System FMS von Jakob Antriebstechnik, das in verschiedenen Ausführungen je nach Anwendungssituation erhältlich ist. Das System bietet auch während der Bearbeitung eine zuverlässige Überwachung der Spannkräfte, da es permanent Daten übermittelt. Die Kraftmessung wird hierbei mittels eines Dehnungsmessstreifens vorgenommen. Sinkt die Spannkraft, kann das Force-Monitoring-System, je nach Konfiguration, ein Not-Aus-Signal an die Bearbeitungsmaschine senden und so die Bearbeitung zuverlässig und rechtzeitig unterbrechen. Die notwendige Grenzkraft, bei deren Unterschreitung das System auslöst, kann der Endanwender frei einstellen. Der Messbereich liegt je nach Ausführung zwischen 0 kN und 1000 kN. Mit den bisher verfügbaren Systemen am Markt, egal ob statisch oder dynamisch arbeitend, kann die tatsächliche Spannsituation nicht zuverlässig und exakt bestimmt werden.

Schlitzantenne überträgt die Daten

Das FMS erfasst die ausgewerteten Daten und übermittelt diese drahtlos per WLAN (2,4 GHz) an ein Handanzeigegerät mit mehreren Spannkraftanzeigen, das im Lieferumfang enthalten ist. Das geschieht per USB-Empfangs-Stick an ein handelsübliches Notebook oder alternativ über eine separate Antenne direkt an die Maschinensteuerung. Auch die Protokollierung der Daten in regelmäßigen Abständen über einen längeren Zeitraum ist möglich.

Lage der Antennen ist nicht relevant

Bei der Bearbeitung auftretende Störspannungen, Kühlschmierstoffe und Ansammlungen von Spänen dürfen die Datenübertragung nicht beeinträchtigen, um einen fehlerhaften Betrieb oder Systemausfall zu verhindern. Die speziell entwickelte, zirkular polarisierende Schlitzantenne bietet die bestmögliche Übertragungsqualität. Die Lage von Sende- und Empfangsantenne zueinander ist somit nicht mehr relevant – besonders wichtig bei mechanisch bewegten Anwendungen.

Das Handanzeigegerät wird mit einem integrierten Akku betrieben und kann ganz bequem in einer Docking-Station aufgeladen werden. Diese kann bei Bedarf optional auch mit Alarmausgängen bestückt werden.

Der Klauen-Grundkörper ist aus hochfestem Vergütungsstahl gefertigt. Die gesamte Einheit ist in ein festes Metallgehäuse eingelassen, wodurch eine Kapselung des Systems nicht notwendig ist. Die Anbindung an das Langschieberteil erfolgt mittels Schraubverbindungen und Passfeder für beidseitige Spannrichtungen (Innen - Außen). Optional ist auch eine einteilige Klaue erhältlich. Das Druckstück ist wechselbar und kann je nach Anwendungsfall weich oder gehärtet sein.

Ein wesentlicher Punkt für den praktischen Einsatz in der Fertigung ist die Wahl des Energiespeichers des FMS, da dieses über einen langen Zeitraum einsetzbar sein soll. Primär werden hier Lithium-Ionen-Akkus genutzt. Die dabei verwendete Größe des Energiespeichers hängt von Faktoren wie dem applikationsspezifischen Ruheenergieverbrauch, der kurzzeitig verfügbaren Maximalleistung im Aktivmodus, dem vorherrschenden Temperaturbereich sowie dem anvisierten Wartungsintervall zum Tausch des Energiespeichers ab. Je nach Nutzung kann die Betriebsdauer bis zu einem Jahr betragen.

Verschiedene Anwendungen möglich

Das Force-Monitoring-System eignet sich optimal für den Einbau in Plan- und Aufspannscheiben sowie in Klauenkästen an Dreh-, Schleif- und Sondermaschinen. Eine Kombination von FMS, Kraftspannspindeln der Typen MSP, MSPD und HSP sowie dem Klauenkasten KSK von Jakob Antriebstechnik gewährleistet maximale Spannkräfte bei minimalen Anzugsmomenten, bei gleichzeitig höchster Sicherheit und Bearbeitungsqualität. Das FMS kann auch als Spannfutter-Wartungsstatuserkennung eingesetzt werden und so die vorbeugende Wartung von Planscheiben, Spannfuttern oder Klauenkästen erleichtern. (ud)

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