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Nullpunktspannsystem Wie universell nutzbare Spannmodulde eine Vielfalt an Spannlösungen erlauben

| Redakteur: M.A. Bernhard Richter

Schunk will die Vorteile seines Nullpunktspannsystem-Baukastenprogramms auf neue Einsatzgebiete übertragen. Wie das System bei Aluminium-Strukturbauteilen eingesetzt werden kann.

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Schunks VERO-S Aviation ermöglicht eine deformationsfreie Direktspannung von Strukturbauteilen in der Luftfahrtindustrie.
Schunks VERO-S Aviation ermöglicht eine deformationsfreie Direktspannung von Strukturbauteilen in der Luftfahrtindustrie.
(Bild: Schunk)

Ob klassische Werkstattfertigung, Kleinserienproduktion, vollautomatisierter 24/7-Betrieb oder Werkzeugbau – das Vero-S Baukastenprogramm von Schunk leistet gute Dienste. Es kombiniert das fortschrittliche Nullpunktspannsystem mit vielen anderen Spannmitteln zu einem standardisierten Baukastensystem.

Spezialprogramm für die Luftfahrt

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Mit Vero-S Aviation überträgt Schunk seine Nullpunktspannkompetenz 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. Das Spannprogramm gewährleistet Zugänglichkeit von fünf Seiten, eine definierte Spannsituation, hohe Wiederhol- und Positioniergenauigkeiten, eine gute Geometrietreue sowie hohe Einzugs- und Haltekräfte. dadurch solle es den Rüstaufwand auf ein Minimum senken. 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.

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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.

Rüstzeitreduzierung im 3D-Druck

Das speziell für den Einsatz in der additiven Fertigung konzipierte komplett abgedichtete Nullpunktspannmodul Vero-S NSE-AM Mini 78-20 überträgt das schnelle Rüsten 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.

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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 1500 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 pneumatisch betätigten Baureihe Vero-S WDP-5X, die unter der Bezeichnung Vero-S WDB auf dem Markt ist, bringt Schunk nun den manuellen 5-Achs-Baukasten Vero-S WDM-5X auf den Markt. 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.

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