Elektromechanische Spannmittel erobern die Fertigung

Produktionsprozesse werden immer anspruchsvoller: komplexe Geometrien der Werkstücke, hohe Anforderungen an die Flexibilität der Werkzeugmaschinen oder der steigende Qualitätsanspruch bei gleichzeitig immer stärker werdendem Nachhaltigkeits- und Effizienzbewusstsein stellen Fertigungsbetriebe regelmäßig vor neue Herausforderungen. Die elektromechanischen Spannmittel der SMW-Autoblok unterstützen den Anwender hierbei.

Durch die Vernetzung von Mechanik, Elektronik und Software wandelt sich die SMW-Autoblok Spannsysteme GmbH aus Meckenbeuren zukünftig vom klassischen Spannmittelhersteller zum ganzheitlichen High-Tech-Prozessanbieter. „Wir beschäftigen uns bereits seit vielen Jahren mit den Themen Industrie 4.0 und Digitalisierung“, so Eckhard Maurer, Geschäftsführer der SMW-Autoblok.

Um den wachsenden Anforderungen an Flexibilität, Sicherheit, Effizienz und Qualität mit innovativen Produkten entgegenzutreten, nimmt in Kürze das Tochterunternehmen der Meckenbeurer, SMW-electronics, ihren Betrieb auf. Dort sollen künftig die Kerntechnologiefelder induktive Energie- und Datenübertragungssysteme, Sensorik, Software und Mechatronik gebündelt werden. Dadurch will der Spannmittelhersteller neue Zielmärkte wie Elektronik, Automation, Robotik und Intralogistik adressieren.

Vernetzte Spannkraft schafft Potenziale

Den Fokus legt die neu gegründete Firma auf vernetzte, elektromechanische Spannvorrichtungen. Ihre Entwicklung kostet viel Zeit, bieten für die Anwender aber viele Vorteile: Automatische Zentrierung der Werkstücke jeglicher Geometrie im gespannten Zustand, Spannkraftanpassung einzelner Backen sowie integrierte Bewegungsprofile für unterschiedlichste Spannmöglichkeiten und zu guter Letzt das Vernetzen der Spannsysteme untereinander.

Getreu der Firmenphilosophie „Monitor – Think – Act“, sollen durch diese Vernetzung gänzlich neue Möglichkeiten in den Produktionsprozessen entstehen: Mittels Sensorik werden Spannkräfte von einem Spannmittel gemessen und gespeichert (Monitor), bevor sich die Daten im nächsten Schritt mittels Algorithmus auswerten lassen (Think). Im Falle einer Spannkraftminimierung im Prozess kann daraufhin eine automatisierte Schmierung eingeleitet werden (Act), damit die Spannkraft wieder auf dem Ausgangsniveau ist. „Eine weitere Ausbaustufe dieser Philosophie wäre ‚Learn‘, ein intelligentes Verhalten des Spannmittels durch den Einsatz lernfähiger Algorithmen. Dann würde in diesem Fall die Schmierung erfolgen, bevor sich das Spannkraftverhalten verändert“, erklärt Maurer.

Verschleißfreie Übertragung von Energie und Daten

Induktive Kopplersysteme von SMW bieten Anwendern die Möglichkeit, Energie- und Datenströme berührungslos über einen Luftspalt zu übertragen. Sie bestehen aus einem stationären Koppler, der bspw. maschinen- oder rüstplatzseitig angebracht wird, und einem mobilen Koppler, der palettenseitig befestigt wird. Die berührungslose Übertragungstechnik ist verschleiß- und wartungsfrei und ersetzt die klassische Übertragung mittels Kabel, Kontakten oder Schleifringen. Gerade in der Automation unterliegen solche Komponenten einem sehr hohen Verschleiß und können bspw. durch Kabelbruch zu einem Maschinenstillstand führen.

Der Induktivkoppler F1800, als höchste Ausbaustufe, überträgt Energie und Daten über einen Luftspalt von ca. 3 mm zwischen stationären und mobilen Komponenten. Durch seine hohe Übertragungsleistung von bis zu 1500 W ermöglicht das System den Betrieb von mechatronischen Spannmitteln auf Werkzeugmaschinen. Die induktiven Systeme sind nach IP 67 geschützt und lassen sich somit auch in rauen, anspruchsvollen Umgebungsbedingungen einsetzen. Zudem sind sie unempfindlich gegenüber Vibrationen.

SMW-Autoblok setzt die Koppler auch in der eigenen Spannmittel-Produktlinie e-motion ein. Da das System für die komplette Produklinie standardisiert ist, können diese schnell auf der Werkzeugmaschine untereinander ausgetauscht werden. Die mechatronischen Spannmittel der e-motion-Linie umfassen unter anderem das elektromechanische MM e-motion 4-Backenfutter, den elektromechanischen Spannturm RT e-motion und das Nullpunktspannsystem Zeroact e-motion.

Universelles Spannfutter als Leichtgewicht

Das vollelektronisch betätigte Universalspannfutter MM e-motion von SMW besitzt vier Backen, welche jeweils einzeln durch einen Elektromotor angetrieben und gesteuert werden können. Die Übertragung der notwendigen Energie für den Backenantrieb und die Übertragung von Signalen durch ein Bussystem erfolgen berührungslos über Luftspalt mittels des Induktivkoppler-Systems F1800.

Die individuelle Ansteuerung von Spannbacken über Elektromotoren erlaubt unter schiedlichste Bewegungsprofile, welche mit konventionellen Spannmitteln nicht realisierbar wären. Die Spannkräfte der einzeln verfahrbaren Backen gewährleisten eine hochsensitive Spannung des Werkstücks. Auch eine Änderung der Spannkraft ohne Entspannen des Werkstückes ist möglich. Ein Highlight ist das automatische Ausrichten: Mit einem Messtaster wird die Position des Werkstücks bestimmt. Anschließend wird es im gespannten Zustand automatisch zentriert.

Durch unterschiedliche Bewegungsprofile sind hochflexible Spannmöglichkeiten gegeben, wie die Spannung sehr dünnwandiger Werkstücke, die Spannung von geometrisch unförmigen Teilen und sowohl Innen- als auch Außenspannung. Unterschiedliche Überwachungssysteme, die integrierte Motorbremse, integrierte Federpakete und die Abdichtung gewährleisten maximale Sicherheit bei der Anwendung eines elektrischen Spannfutters. Die Sicherheit nach ISO 13849-1:2006 wurde vom Tüv Süd mit dem Performance-Level D bewertet und entspricht demnach höchsten Sicherheitsanforderungen.

Das gewichtsoptimierte MM e-motion Lightweight hat dieselben Funktionalitäten wie das MM e-motion. Ein geringeres Futtergewicht erlaubt jedoch deutlich höhere Werkstückgewichte. Darüber hinaus ermöglicht die niedrigere Bauhöhe einen größeren Z-Verfahrweg der Maschine. Die Lightwight-Version verfügt über einen Monoblock-Futterkörper und bietet höchste Steifigkeit bei der Bearbeitung.

Platzsparend spannen

Das Nullpunktspannsystem Zeroact e-motion hat einen elektromechanischen Antrieb, welcher die einzelnen Spannmodule betätigt. Die Spannpositionen und -kräfte werden dabei permanent überwacht. Mit einer Höhe von weniger als 50 mm hat es eine sehr flache Bauweise, wodurch der Anwender mehr Platz im Arbeitsraum der Maschine nutzen kann.

Das System gewährleistet eine maximale Wiederholgenauigkeit von weniger als 5 µm. Hohe Einzugs- und Haltekräfte sorgen währenddessen für die nötige Sicherheit. Eine 4-fach-Indexierung bietet flexible Befestigungsoptionen der Aufspannung. Die Spannbolzen sind kompatibel zu den bewährten APS- und WPS-Nullpunktspannsystemen, die Spannmodule auch in eine Palette oder einen Maschinentisch integrierbar. Das gesamte System ist komplett abgedichtet und wartungsarm.

Acht Spannmittel einzeln steuerbar

Die neueste Ausbaustufe der e-motion-Linie ist der elektromechanische Spannturm RT e-motion: Acht Schnittstellen können individuell mit Kraftspannern, Spannfutter oder Spanndornen ausgerüstet werden. Im Betrieb ist jedes Spannmittel einzeln steuerbar. Die Übertragung der notwendigen Energie und Daten erfolgt wie bei allen elektromechanischen Produkten aus der e-motion-Linie mittels induktivem Kopplersystem. Spannkraft und -position der einzelnen Spannmittel können permanent überwacht werden.

Erfassung von Weg, Kraft und Drehzahl

Eine wichtige Aufgabe bei der digitalen Transformation von Produkten ist das Sammeln und Auswerten von unterschiedlichsten Datenströmen. Dafür bietet SMW induktive oder auf DMS-Technologie basierende Weg- und Kraftmesssysteme an. Speziell der neue lineare Positionssensor LPS 4.0 wurde für den Einsatz in Industrie-4.0-Anwendungen entwickelt. Dieses Messsystem funktioniert induktiv und erkennt drahtlos die genaue Position eines Geberelements bei höchster Wiederholgenauigkeit.

Um dynamische oder statische Spannkräfte drahtlos über einen Spannkopf zu erfassen, hat das Unternehmen das multifunktionale Spannkraftmessgerät GFT-X 4.0 im Portfolio. Es misst die genaue Spannkraft und Drehzahl im dynamischen oder statistischen Betrieb. Das zugehörige Tablet verfügt außerdem über diverse Applikationen zur Anwenderunterstützung und ist mit IP 67 sowie einer hohen Akkulaufzeit für den industriellen Einsatz ausgelegt. Die Assistenzfunktionen und Bedienungsanleitungen der Spannmittel auf dem Tablet können dabei helfen, Fehlbedienungen und Wartungsfehler zu verhindern.

SMW-Autoblok Spannsysteme GmbH
www.smw-autoblok.de

Wiesentalstraße 28

D-88074 Meckenbeuren

Die induktiven Kopplersysteme bieten die Technologie, Energie und Daten berührungslos zwischen stationären und bewegten Komponenten zu übertragen. Bild: SMW-Autoblok

Das MM e-motion ist aktuell in den Durchmessern 500 bis 800 mm verfügbar und das MM e-motion Lightweight in den Durchmessern 630 bis 1250 mm. Bild: SMW-Autoblok