Maschinensicherheit Sicherheit auch bei hohen Beschleunigungen und Kräften

Für Not-Aus-Situationen und ein sicheres Halten auf der Z-Achse setzt ein mittelständisches Familienunternehmen aus Niedersachsen bei seinen HSC-Maschinen auf rotatorische Positionsklemmungen der HEMA Maschinen- und Apparateschutz GmbH.

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Micro-Epsilon Messtechnik GmbH & Co. KG

Baß Antriebstechnik GmbH

ISG Industrielle Steuerungstechnik GmbH

HEMA Maschinen- und Apparateschutz GmbH

Die Entwicklung und Fertigung von Hochgeschwindigkeits-Fräs- und Lasermaschinen (HSC) ist eine Aufgabe für Spezialisten. Die modular aufgebauten CNC-Maschinen und -systeme eines mittelständischen Familienunternehmens aus Niedersachsen sind in allen Aspekten auf die Hochgeschwindigkeitsbearbeitung ausgelegt, beispielsweise durch Einsatz von Mineralguss und Beschleunigungen der Maschinen bis zu 2 g. So können hohe Geschwindigkeiten bis zu 60.000 Umdrehungen pro Minute in der Bearbeitung und 250.000 min^-1 im Finish auch bei komplexen Oberflächen erreicht und gehalten werden.

Die Fräsmaschinen sind in Portalbauweise konstruiert und daher besonders kompakt. Dabei wurde die gesamte Portalkonstruktion als Monoblock in einem Stück gefertigt und auf einen besonders steifen und robusten Maschinenkörper hin optimiert.

Dennoch steht die Maschine frei auf Schwingfüßen und braucht keinerlei Verankerung im Boden, auch da die konischen Portalwangen das Portal sicher und schwingungsfrei zum Maschinenbett hin abstützen.

Die weit öffnenden Türen erlauben einen einfachen Zugang zum Bearbeitungsraum, so dass sogar eine Verkranung der Werkstücke möglich ist.

Mit Sicherheit zur hohen Geschwindigkeit

Die Hochgeschwindigkeitsbearbeitung stellt hohe Ansprüche an die verwendeten Komponenten. Zwar ist der Schnittdruck geringer und die Werkstücke werden weniger erwärmt, jedoch müssen die Hochleistungs-Fräswerkzeuge und die Spindel den hohen Beschleunigungen und Kräften standhalten.

Ein wichtiger Aspekt ist ebenfalls die Maschinensicherheit, da eventuelle Bruch- oder Spanstücke sehr hohe Fluggeschwindigkeiten erreichen können. Aus diesem Grund sind beispielsweise die kompletten Arbeitsräume der Fräsmaschinen sicher geschlossen und die Sichtfenster mit Doppelscheiben ausgerüstet.

Damit sich in Not-Aus-Situationen oder bei Ausfall der Druckluft die Spindel nicht unkontrolliert weiterdreht, wurde die Positionsklemmung RotoClamp Inside von Hema einkonstruiert. Diese pneumatisch betriebene Federwegklemme ist fail-safe und sorgt im Not-Aus-Fall dafür, dass die Spindel schnell und sicher gehalten wird. Zudem wird die RotoClamp auch bei der Positionsfixierung der Z-Achse genutzt.

„Uns war wichtig, dass das Not-Aus-Element zuverlässig funktioniert – es ist schließlich sicherheitsrelevant“, so der Betriebsleiter des Maschinenbauunternehmens. „Da wir Hema-Produkte schon durch den Einsatz der Linearklemmung LinClamp kannten, ließen wir uns gern von den RotoClamp überzeugen. Seit drei Jahren setzen wir jetzt RotoClamp ein, und ich muss sagen, wir sind rundum zufrieden.“

Das Funktionsprinzip ist denkbar einfach

Die eingesetzten Klemmsysteme RotoClamp Inside klemmen, wie der Name schon verrät, auf der Innenseite des Rings durch pneumatisch unterdrückte Federkraft. Das Funktionsprinzip ist denkbar einfach: Die Klemmvorrichtung besteht im Wesentlichen aus einer Kammer, die von zwei Membranen aus Federstahl abgeschlossen wird. Wird sie mit Druckluft beaufschlagt, werden die Federbleche elastisch verformt und in Längsrichtung verkürzt. Dabei verjüngt sich die Klemmvorrichtung im Bereich der Federbleche. Gleichzeitig verbreitert sie sich im unteren Bereich, wo sich auch die Bremsbacken befinden.

Zwischen der Welle und den Bremsbacken entsteht somit ein Spalt, wodurch sich die Klemmvorrichtung frei bewegen lässt. Der Abstand zwischen Klemme und Welle beträgt hierbei etwa 0,05 mm, was vollkommen ausreicht, um einen freigängigen Lauf der HSC-Spindel zu gewährleisten. Fällt die Druckluft aus oder wird ein Not-Aus ausgelöst, entfällt der pneumatische Gegendruck und die Federn klemmen sofort mit großer Kraft.

Viele Ausführungen erhältlich

Für Positionsklemmungen auf rotierenden Führungen oder Antrieben, wie sie beispielsweise auf Achsen, Tischen und Schwenkköpfen von Maschinen nötig sind, bietet Hema unter dem Seriennamen RotoClamp ein Klemmsystem mit unterschiedlichen Wirkrichtungen (innenklemmend oder außenklemmend) an.

Die Baureihe ist grundsätzlich in zwei Versionen – Klemmung durch Beaufschlagung mit Luft oder automatische Klemmung – lieferbar. Darüber hinaus sind beide Bauversionen in Single- oder Tandemausführung erhältlich.

Die von Hema produzierten und vertriebenen Klemmvorrichtungen sind in unterschiedlichen Größen und Ausführungen erhältlich. Alle Modelle werden standardmäßig in Versionen für einen Betriebsdruck von vier oder 6,5 Bar gefertigt, auf Wunsch kann auch ein Druck von zehn Bar angeboten werden. Die mit Druckluft beaufschlagten Klemmsysteme bieten gegenüber hydraulischen Systemen viele Vorteile, darunter der niedrigere Betriebsdruck von vier bis 6,5 Bar im Vergleich zu 30 bis 230 Bar, wesentlich höhere Klemmwerte und insgesamt niedrigere Betriebskosten.

Für das schnelle und sichere Klemmen und Bremsen

Neben der für rotatorische Anwendungen konzipierten RotoClamp-Serie führt Hema auch die Baureihe PClamp in seinem Portfolio. Sie wurde für das schnelle und sichere Klemmen und Bremsen von Stangenlasten entwickelt und wird optional mit einer Zusatzsicherung geliefert. Auch kundenspezifische Varianten sind möglich.

Die Baureihe PClamp lässt sich zudem ohne großen Aufwand mit Standardsystemen wie Pneumatikzylindern namhafter Hersteller kombinieren.

Auf Linearführungen und zum Klemmen von Linearantrieben werden die Baureihen SClamp und LinClamp für die Schienen- oder Flächenklemmung verwendet. Sie kommen bei übersetzenden Anwendungen zum Einsatz, bei denen auch eine Notbremsfunktion erforderlich sein kann.

Wie die Baureihe RotoClamp werden die SClamp- und LinClamp-Baureihen jeweils in zwei Grundversionen – Klemmung mit Druckluft und systembedingte Sicherheitsfunktion bei Abschalten der Druckluft – hergestellt.

Kontrollierte Qualität

HEMA bietet seinen Kunden eine breite Palette pneumatischer, elektromagnetischer manueller und mechanischer Brems- und Klemmsysteme. Alle Systeme unterliegen strengsten Qualitätsanforderungen nach ISO 9001. Mit Hilfe modernster 3D-Messmaschinen und eigenen, speziell entwickelten Prüfmaschinen wird die Fertigungsqualität kontinuierlich überwacht. Ein Chargennummernsystem erlaubt die eindeutige Identifizierung sämtlicher Leistungsdaten jedes von Hema ausgelieferten Klemmsystems.

Egal ob Prototyping, Sondermaschinenbau, Retrofit oder Auf- und Umrüstung – meist werden keine Bauteile „von der Stange“ benötigt, sondern individuell an die Neukonstruktion bzw. vorhandene Maschine angepasste Komponenten. Dafür bietet Hema neben den Klemmsystemen eine Vielzahl unterschiedlicher Komponenten an, um Neukonstruktionen individuell auszustatten oder ältere Werkzeugmaschinen wieder auf den aktuellen Stand der Technik zu bringen. So können passgenaue Stahlabdeckungen, Rollosysteme, Faltenbälge, Spiralfedern oder Schutzscheiben von Hema geliefert werden, die die Sicherheit gewährleisten bzw. Verschmutzungen wirkungsvoll verhindern. (hö)

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