Vollautomatisches Handling von Spänen und Kühlschmierstoffen

Modernes Medienmanagement

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Hochwertige Kühlschmierstoffe und Sauberkeit im Produktionsumfeld sind wichtige Faktoren für Prozesssicherheit in der Zerspanung. Die Knoll Maschinenbau GmbH bietet dafür zentrale Förder- und Filtersysteme für Späne und Kühlschmierstoffe an, die sich bedarfsgerecht konfigurieren lassen – und setzt sie auch selbst praktisch ein.

Erst ein Knirschen, dann das Sauggeräusch und weg sind die Späne – so hört sich das Szenario an einer Drehmaschine an, wenn die langen Späne erst in einem Zerkleinerer auf transportable Größe gebracht und schließlich durch Rohrleitungen über die Maschinen hinweg zu einer zentralen Entsorgungsstation gesaugt werden. Für Jürgen Knoll ist das ein ganz normaler Vorgang. Als Geschäftsführer Technik der Knoll Maschinenbau GmbH ist er unter anderem für solche Entwicklungen verantwortlich, die in seinem Unternehmen dem Bereich Zentrale Förder- und Filtersysteme zugeordnet sind.

Je nach Art der Späne und eingesetztem Kühlschmierstoff (KSS) unterscheiden sich die Lösungen. Neben einem Vakuumfördersystem für Späne – einem Saugsystem – gibt es Pumpsysteme für Schleifschlamm und Öl, Schleifschlamm und Emulsion sowie Späne und Emulsion. Jeder Fertigungsbereich hat eben individuelle Bedürfnisse. Bei Knoll in Bad Saulgau sind alle Systemvarianten zu Hause, nicht nur in der Entwicklung, sondern auch in der Praxis. Die große Fertigungstiefe in der Herstellung von Förderern, Filter und Pumpen hat sich angeboten, die selbst entwickelten Systeme auch in den eigenen Hallen zu installieren. „Hier bekommen wir Stärken und Schwächen unserer Systeme hautnah mit und können gezielte Verbesserungen in die Wege leiten“, argumentiert Knoll.
Über generelle Vorteile solcher Fördersysteme muss man laut Knoll nicht diskutieren: „Ob trockene oder nasse Späne – mit Pump- und Saugsystemen können wir diese durch Rohre über kurze und lange Distanzen transportieren. Damit sparen wir Späneloren, die durch die ganze Halle bewegt werden müssen und bieten stattdessen einen mannlosen, vollautomatisierten Transport.“ Dadurch lasse sich die Produktionsfläche zur Aufstellung der Maschinen flexibel nutzen. Außerdem bestehe die Möglichkeit, weiterführende Prozesse wie Zentrifugieren, Pressen etc. anzuschließen.
Dem zentralen Filtersystem schreibt Knoll die Verantwortung für hohe Kühlmittelqualität zu. Diese sei die Voraussetzung für erstklassige Oberflächen bei Hochpräzisionsteilen und reduziere zugleich den Verschleiß in den Hochdruckpumpen sowie am Werkzeug. Außerdem sei die zentrale KSS-Aufbereitung mit geringem Wartungs- und Personalaufwand verbunden und erleichtere die Einhaltung der WHG-Anforderung (Wasserhaushaltsgesetz).
Knoll Maschinenbau bietet derartige Systeme an, die flexibel auf die jeweiligen Bedürfnisse zugeschnitten werden. Mit einer breiten Palette an Spänezerkleinerern, Pump- und Saugstationen agiert das Unternehmen als Partner vieler Maschinenhersteller sowie als Engineering-Dienstleister für Endkunden, die eine Komplettlösung in ihrem Medienmanagement wünschen.
Vakuumfördersystem für Späne
Knoll erklärt die Varianten: „Saugsysteme, bei denen die Raumluft als Transportmedium dient, eignen sich immer dann, wenn trockene Späne von der Maschine fallen, oder das Kühlschmiermittel an der Maschine separiert und gereinigt wird.“ Das Herzstück eines Saugsystems ist die zentrale Späne-Sauganlage, die aus Filter, Abscheider, Gebläse, Schleusentechnik und Steuerung besteht. Die Späne werden von den Maschinen in dieses Aggregat gesaugt und über einen Zyklon abgeschieden. Nach einer festgesetzten Zeitspanne werden sie entweder direkt in Container gefördert oder erst noch über eine Zentrifuge geführt. Die Luft wird durch spezielle Filterelemente gereinigt und wieder in den Raum geleitet. Je nach Ausführung lassen sich bis zu 40 Maschinen an ein solches zentrales Saugnetz anschließen. Die Wegstrecke beträgt maximal 500 Meter.
„In unserer Fertigung haben wir jeweils mehrere Bearbeitungszentren sowie Dreh- und Sägemaschinen an ein solches Vakuumfördersystem angeschlossen“, berichtet Knoll. „An den Maschinen wurden dazu je nach Art der Späne unterschiedliche Saugstationen installiert.“ An eine Drehmaschine, die vorwiegend lange Späne produziert, applizierten seine Mitarbeiter etwa eine universelle Station vom Typ ZVF, die sowohl saugen als auch zerkleinern kann. Die Späne fallen anstatt in einen Spänewagen in einen großen Zuführtrichter, der im Vorschneidwerk mündet. Ein Nachschneidwerk mit absoluter Spanlängenbegrenzung dosiert dann direkt in den Saugkanal, der über einen Schieber fünfmal pro Stunde geöffnet wird.
Knoll bietet verschiedene solcher Saugstationen an. Die SBS 65 wird beispielsweise an den Sägemaschinen eingesetzt. Sie braucht keinen Zerkleinerer, da die Späne schon in saugfähiger Länge von der Maschine kommen. Dafür ist sie mit einer Grobteil-Separierschnecke ausgestattet, um Restmaterial vor dem Saugen auszuschleusen. Knoll empfiehlt: „Ideal sind in die Maschinen integrierte Komponenten, von denen sich einige sowohl für die Pump- als auch Saugsysteme nutzen lassen. Aber ebenso sind Lösungen mit beigestellter Saugstation mit oder ohne Zerkleinerer möglich.“ Bei der Nassbearbeitung kommen in erster Linie Pumpsysteme zum Einsatz, da der KSS als Trägermedium für den Spänetransport genutzt werden kann. Gleichzeitig lässt sich das System zur effektiven Reinigung des Kühlschmierstoffs mit einer großen Filteranlage einsetzen.
Knoll Maschinenbau hat mehrere Drehmaschinen, auf denen Stahl und Kunststoffe bearbeitet werden, an ein zentrales Förder- und Filtersystem angeschlossen. An jeder Maschine befindet sich eine Rückpumpstation mit einer Kreiselpumpe. Die RSK + ZV zum Beispiel ist eine solche Station, die der Maschine beigestellt wird – wobei die Auswurfhöhe über 1200 mm liegen muss. Sie besitzt einen integrierten Spänezerkleinerer, der sogar Störteile aussortieren kann.
Weniger Platz benötigen Pumpstationen, die anstelle des Späneförderers in die Maschine integriert werden, wie die RIK + ZH. Knoll: „Unsere integrierbaren Rückpumpstationen eignen sich für längsorientierte Maschinenbetten, bei denen Späne auf einer langen Strecke herunterfallen. Sie werden erst aus der Maschine befördert, dann zerkleinert, fluidisiert und über ein Rohrsystem an der Hallendecke weggepumpt.“
Eine Rückförderpumpe transportiert das Späne-Emulsion-Gemisch zur Filteranlage. Dort werden die Späne erst in einem Vorabscheider aussortiert und die Emulsion weiter in den Knoll HL-Filter gepumpt. Dieser Vakuumfilter reinigt das Medium, bevor es über einen Sammelvorlauf zurück zu den Maschinen gefördert wird. Bei Bedarf sind dort Druckerhöhungsstationen installiert, die den notwendigen Druck für innengekühlte Werkzeuge erzeugen.
Auch Schleifschlämme lassen sich entsprechend fördern und filtern. Bei Knoll stehen zwei dafür zentrale Filteranlagen – eine mit dem Vakuumfilter VL 1500 für Schleifschlamm und Emulsion sowie eine mit dem Vakuumfilter VLX 5000 für Schleifschlamm und Öl. Mit Emulsion arbeiten mehrere Flachschleifmaschinen, auf denen vorwiegend Keramik geschliffen wird.
„Um unsere Schraubenspindelpumpen möglichst verschleißfest zu gestalten, setzen wir für die Schalen Silizium-Carbid ein“, erläutert Knoll. „Diese Keramik bildet beim Schleifen sehr feine Partikel kleiner als 1 µm, die man herkömmlich nur schwer filtern kann. Wir pumpen das Gemisch über Hebestationen mit Tauchpumpen erst in einen Schmutztank, wo die Keramikpartikel größtenteils sedimentieren und mit einer Kratzerkette ausgetragen werden. Von dort geht die Emulsion im Vollstrom auf den Vakuumfilter VL 1500, dessen Vlies die noch verbliebenen Keramik- und Stahlpartikel abscheidet.“ Die gereinigte Emulsion wird über Versorgungspumpen in einem Sammelvorlauf zu den Maschinen zurückgefördert.
Mit Öl als Kühlschmierstoff arbeiten bei Knoll diverse Rund- und Profilschleifmaschinen. Auch sie sind an ein zentrales Förder- und Filtersystem angeschlossen und schicken das zu reinigende Gemisch über Hebepumpen in einen Schmutztank. Von dort fließt es in den Vakuumfilter VLX5000 (1000 l/min Volumenstrom, 22 000 l Volumen, 10,5 kg/h Schmutzfracht, Reinheitsgrad 15 µm), der die Schleifrückstände aus Stahl und Korund über ein fortlaufendes Filterband entfernt. Das gereinigte Öl wird in einen Reintank gepumpt und von dort wieder an die Maschinen, wo bei Bedarf Druckerhöhungsstationen installiert sind.
„Wie in unserer eigenen Fertigung können wir vollautomatische Ver- und Entsorgungssysteme für jede Art der Metallbearbeitung bieten und sie auf die jeweiligen Produktionsbedingungen in den Unternehmen exakt anpassen“, fasst Knoll zusammen. Bei der Konzeption würden Hallen- und Maschinenlayout, Bearbeitungsverfahren, Werkstoffe, Späneaufkommen und Förderstreckenlänge berücksichtigt, aber auch Automatisierungsgrad, Flexibilität, Umweltauflagen, Entsorgungskosten und Budgets. Metallbearbeiter könnten sich so auf ihre Kernaufgaben konzentrieren.
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