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Gesteuerter Elektroschrauber automatsiert Handspannfutter

2007-04-16

Per Knopfdruck vom Einzelstück zum Serienteil

Selbst bei Drehmomenten unterhalb des Nennbereiches arbeitet ein gesteuerter Tensor-DS-Elektroschrauber beim Kunststoffverarbeiter Aquatec so feinfühlig, dass die empfindlichen Kunststoffe beim Spannen nicht beschädigt oder deformiert werden. Da sich der Schrauber per Knopfdruck stilllegen lässt, behält der Zulieferer die volle Flexibilität beim Einsatz seiner Drehmaschine. Ganz ohne Rüstzeiten für den Spannfutterwechsel.

Flexibilität ist für Dieter Meister, Produktionsleiter Kunststoff bei der Donaueschinger Aquatec Inform GmbH, der entscheidende Wettbewerbsvorteil. Ob es sich um ein diffiziles Einzelstück oder 2000 Unterlegscheiben handelt, spielt keine Rolle; denn die vor rund einem Jahr angeschaffte Spinner-Drehmaschine mit einem Spindeldurchlass von 110 mm ist bewusst nur mit einem Handspannfutter ausgestattet – für Einzelteile ideal. „Per Knopfdruck können wir aber auch den Tensorschrauber zuschalten und mit ihm bei kleinen Serien automatisch spannen", berichtet Dieter Meister stolz. „Umrüsten müssen wir dazu nicht." Denn wird der Schrauber, ein Tensor DS von Atlas Copco Tools, nicht benötigt, bleibt er einfach abgeschaltet.

Gesteuerter Elektroschrauber automatisiert Handspannfutter
Spannfutterwechsel adé: Von der DS-Steuerung kontrolliert, spannt ein Tensor-DS-Elektroschrauber das Handspannfutter vollautomatisch und sehr sanft. Denn beim Spannen ist Feinfühligkeit gefragt: Die empfindlichen Thermoplaste dürfen nicht beschädigt oder deformiert werden. (Bild: Atlas Copco Tools)

 

Die Drehmaschine der Donaueschinger ist dank dieser Flexibilität so stark ausgelastet, dass Meister und sein Team bereits an eine zweite, wenn auch etwas kleinere Maschine zur Entlastung denken. Da keine Notwendigkeit für einen Spannfutterwechsel besteht und die Rüstzeiten entfallen, kann Aquatec schon heute in der Tag-Schicht komplexere Teile – von Hand gespannt – bearbeiten, während am Feierabend „noch eben schnell" einige Serienteile gefertigt werden. Dann automatisch gespannt.

Dabei ist das automatische Spannen bei den empfindlichen Thermoplasten, die Aquatec verarbeitet, keineswegs trivial. „Hydraulikfutter scheiden von vornherein aus, weil sie mit ihrer enormen Kraft eher für Stahlteile ausgelegt sind", erläutert der Produktionsleiter. Selbst feinfühligere, pneumatische Vorderendfutter würden „dickwandige Kunststoffrohre noch dreieckig drücken". Und auch radial umfassende Spannzangen wären nicht geeignet, so Meister weiter. Sie verformen zwar den weichen Kunststoff nicht mehr, sind aber sehr viel teurer und gleichzeitig zu unflexibel. Denn das Rohmaterial kann schon einmal um bis zu 2 mm im Außendurchmesser vom Nennmaß abweichen, so dass die Spannzangen dann nicht mehr richtig sitzen.

Ein Handspannfutter ist eindeutig vorteilhafter. Grund genug für die Donaueschinger Tüftler, nach einer Lösung zu suchen, mit der sich dieses automatisch bedienen ließ. „Kritisch war nicht so sehr die Abschaltung bei einem bestimmten Drehmoment", fährt Dieter Meister fort. „Es ging vielmehr darum, das Futter so feinfühlig zu spannen, dass die Oberfläche der empfindlichen Kunststoffe nicht beschädigt wird." Zusätzlich erschwerten die erforderlichen kleinen Drehmomente diese Aufgabe.

Die Schraubexperten von Atlas Copco Tools empfahlen Aquatec deswegen, einen Elektroschrauber des Typs Tensor DS fest in die Maschine zu installieren. Obwohl das gewählte Modell nominell einen Drehmomentbereich von 21 bis 70 Newtonmeter (Nm) abdeckt, arbeitet es bei den Donaueschingern mit Werten um die 10 Nm – und dies ausreichend feinfühlig. Die zugehörige DS-Steuerung speichert alle Parameter für die verschiedenen Werkstoffe.

Aufwendiger war während der Realisierung das steuerungstechnische Gesamtkonzept. Neben der Fanuc-Steuerung der Maschine mussten auch eine kleine SPS für die Schlittensteuerung sowie die DS-Steuerung des Schraubers integriert werden. Letztere erteilt bei Erreichen des geforderten Drehmomentes die Freigabe für die weitere Bearbeitung, während der Schrauber selbst mit Hilfe eines pneumatisch angetriebenen Schlittens in Position fährt. „Das war für uns eine Herausforderung", berichtet Meister. „Da es eine vergleichbare Lösung am Markt nicht gab, war der erforderliche Aufwand nicht abzuschätzen." Letztlich sei man aber mit rund 50 Stunden unter den Erwartungen geblieben, was auf das gute Zusammenspiel der qualifizierten Fachleute zurückzuführen sei. „Da uns Atlas Copco mit wenigen Worten sagen konnte, was ging und was nicht, war der Austausch für beide Seiten sehr effizient", so der Produktionsleiter weiter.

Gesteuerter Elektroschrauber automatisiert Handspannfutter
„Wir können den Tensorschrauber per Knopfdruck zuschalten und so bei kleinen Serien automatisch spannen", berichtet Dieter Meister, Produktionsleiter Kunststoff bei der Aquatec Inform GmbH. „Umrüsten müssen wir dazu nicht." (Bild: Atlas Copco Tools)

 

Gegenüber hydraulischen Systemen hat die bei Aquatec realisierte Lösung allerdings einen Nachteil: Sie ist langsamer. „Unser Spannzyklus dauert etwa acht bis zehn Sekunden", erläutert Dieter Meister. Richtige Automatendreher arbeiteten dagegen eher mit Zeiten um die 3 s. Entscheidend für die längeren Zykluszeiten ist aber nicht der Schrauber, der schnell genug öffnet und schließt. Verantwortlich ist vielmehr das Gesamthandling. Denn das Spannfutter muss zunächst gestoppt und richtig positioniert werden, damit der Tensorschrauber in Aktion treten kann. Anschließend muss ein Stangengreifer das Material herausziehen, dann gespannt werden. „Bei unseren Losgrößen ist die Zykluszeit allerdings zweitrangig", meint Meister abschließend. „Viel entscheidender ist, dass wir nicht bei jedem Auftrag das Spannfutter wechseln müssen, denn das dauert jeweils bis zu einer Stunde." Durch das automatisierte Handspannfutter entfalle diese Rüstzeit komplett und erlaube so den schnellen Produktwechsel sowie auf Wunsch den Handbetrieb.

Über Aquatec Inform, Donaueschingen

Die 1988 gegründete Aquatec Inform GmbH mit Sitz in Donaueschingen-Pfohren beschäftigt heute 55 Mitarbeiter und ist auf die Bearbeitung sämtlicher Edelstahl- und Kunststoffmaterialien mit modernsten Fertigungsmaschinen spezialisiert. Hauptabnehmer kommen aus allen Industriezweigen und aus dem Anlagenbau, etwa aus der Solarenergie. Die Donaueschinger liefern neben Kleinserien auch kundenspezifische Einzelteile, Kunststoff-Tiefziehteile sowie komplette Baugruppen – auch als Edelstahl-Kunststoff-Kombination – aus einer Hand. Weitere Informationen finden Sie auf www.aquatecinform.de