Turbo für den Werkzeugwechsel

von F. Stephan Auch Geringe Losgrößen und eine hohe Produktvielfalt machen häufige Umrüstvorgänge nötig. Die damit verbundenen Stillstände reduzieren aber die Produktivität einer Maschine erheblich. Spannelemente, die den Werkzeugwechsel beschleunigen und automatisieren, verringern den Personal-, Zeit- und Arbeitsaufwand. Passende Spannelemente sparen bis zu zwei Stunden pro Maschine ein.

Andreas Reich, Produktbereichsleiter Werkzeugspanntechnik bei der Hilma-Römheld GmbH, ist überzeugt, dass der Zwang zur stetigen Produktivitätssteigerung und der Trend zur größeren Vielfalt der Produktvarianten bei kleineren Losgrößen die Nachfrage nach Wechseltechnik und Schnellwechselsystemen für Werkzeuge in Zukunft weiter stark ansteigen lassen wird. Denn Hochlohnländer wie Deutschland werden auch in Zukunft gezwungen sein, dem wachsenden internationalen Wettbewerbsdruck mit der Optimierung des Fertigungsprozesses zu begegnen. Die Beschleunigung von Rüstvorgängen in der Fertigung durch Schnellwechsel- und -spannsysteme hat sich als ein effektives Mittel hierzu herausgestellt. Reich sieht sowohl für Standardelemente wie auch für kundenspezifische Lösungen einen expandierenden Markt. Sein Arbeitgeber, die Hilma-Römheld GmbH aus Hilchenbach im Siegerland, hat sich mit 60-jähriger Erfahrung zum Weltmarktführer für hydraulische Werkzeugspanntechnik entwickelt und gilt international als einer der kompetentesten Spezialisten der Branche, der alleine in Deutschland rund 30.000 Kunden betreut.

Lösungen aus einer Hand

Der Produktionsalltag für Hilmas Kunden aus der Umformtechnik ist vielfältig, ebenso unterschiedlich sind die Ansprüche, die Ingenieure, Fertigungsleiter und Pressenbauer an die Werkzeugspann- und -wechseltechnik stellen. Produzenten von einheitlichen Bauteilen in Großserie mit wenigen Formenwechseln sind oft mit mechanischen oder kostengünstigen hydraulischen Spannsystemen bestens bedient. Dagegen steht bei einem Lohnfertiger, der beispielsweise wöchentlich mehrere Millionen Gewindeschellen in 100 verschiedenen Varianten herstellt, der schnelle Werkzeugwechsel im Mittelpunkt. Für ihn ist vor allem der Zeitgewinn von höchster Wichtigkeit, um kostenintensive Stillstände seiner Fertigungsautomaten zu vermeiden. Abgestimmt auf die unterschiedlichen Bedürfnisse bietet Hilma ein breitgefächertes Produktportfolio, das von modular aufgebauten Standardelementen über individuelle Spezialanfertigungen bis zu kompletten Positionier-, Spann- und Wechselsystemen reicht. Dazu zählen mechanische Spannelemente wie Spannschrauben und Spannpratzen, elektromechanisch und hydraulische Spannsysteme wie Hohlkolbenzylinder, Einschub-, Winkel- oder Keilspanner. Bedienungsvereinfachung, enge Platzverhältnisse, Steigerung der Maschinenproduktivität, eine höhere Produktqualität und ein geringerer Werkzeugverschleiß sind wichtige Entscheidungskriterien bei der Wahl des richtigen Spannmittels. Die hohe Marktdurchdringung und damit verbundene Kundennähe ermöglicht es dem Unternehmen, Anwenderbedürfnisse frühzeitig zu erkennen. Die eigene Konstruktions- und Entwicklungsabteilung setzt diese dann in marktgerechte Produkte um. Dort werden auch individuelle Sonderlösungen realisiert, die mittlerweile einen Anteil von 50 Prozent an den verkauften Spannelementen ausmachen. Ein entscheidender Vorteil im internationalen Wettbewerb ist, dass Hilma seine Produkte ausschließlich in Deutschland entwickelt und produziert. Wenn die Spannrandhöhen und -tiefen von Werkzeugen standardisiert sind, sie selten gewechselt werden oder der hierfür benötigte Zeitaufwand von untergeordneter Bedeutung ist, sind hydromechanische Spannmuttern das richtige Mittel, um Werkzeuge zu spannen. Ihre Spannkraft beträgt maximal 160 kN, die Rüstzeit für das Anziehen pro Spannmutter beläuft sich auf etwa 30 bis 40 Sekunden. Werden kraftverstärkend rein hydraulische Spannelemente verwendet, reduziert sich die Rüstzeit auf etwa die Hälfte, außerdem verteilt sich der Druck gleichmäßiger, was die Prozesssicherheit erhöht.

Mehr Kraft und Prozesssicherheit mit Hydraulik

Bei hydraulischen Spannmitteln liegt die Spannzeit bei etwa 15 bis 30 Sekunden. Das Werkzeug wird an allen Punkten und ohne Kraftaufwand gleichmäßig fixiert, außerdem besteht die Möglichkeit, die hydraulischen Spannkräfte zu überwachen und den Rüstvorgang zu automatisieren. Hydraulische Spannelemente beeinflussen damit Prozesssicherheit und Fertigungsqualität positiv. Es gibt integrierte Spannelemente, die in den Pressentisch komplett versenkt sind und somit Platz schaffen, um das Werkzeug frei von Störkanten einbauen zu können. Adaptive Spannsysteme können dagegen für unterschiedlich große Werkzeuge verwendet werden. Elemente wie Hohlkolbenzylinder, Einschub-, Winkel- oder Keilspannelemente sind besonders einfach zu installieren und für fast alle Werkzeugformen einsetzbar. Hohlkolbenzylinder werden bei Werkzeugen mit Spannschlitzen verwendet, Formen mit Grundplatte oder passendem Spannrand lassen sich mit Einschubspannelementen fixieren. Zum Spannen von massiven Werkzeugen mit sehr hohen Kräften bei geringem Einbauraum sind Keilspannelemente geeignet, die die Form mit bis zu 1.250 kN je Spannstelle halten. Effektives Spannen ist eine Frage der richtigen Technik. Wenn Werkzeuge wie im Beispiel des Lohnfertigers von Gewindeschellen sehr häufig gewechselt werden müssen, ist ein besonders großes Automatisierungspotenzial vorhanden. Hierfür stehen dem Anwender verschiedene Produktlösungen zur Verfügung. Exemplarisch genannt seien kostengünstige Schnellspannsysteme mit Schubkette oder Pneumatikzylinder und der Turbo unter Hilmas Schnellspannsystemen – die Magnetspannplatten. Für das automatische Spannen von Werkzeugen am Pressenstößel sind Hilmas Schnellspannsysteme mit Schubkette besonders geeignet. Mittels einer elektromotorisch angetriebenen Schubkette wird der Spannzylinder automatisch an den Spannrand des Werkzeuges gefahren. Beim Lösen fährt das Spannelement dann selbsttätig wieder in seine Parkposition zurück. Sind beim Fixieren des Werkzeuges nur kurze Verstellwege zu überwinden, bietet sich als günstige Alternative ein Pneumatikzylinder an.

Magnetspannplatten steigern die Laufzeit

Das Magnetspannsystem hat Hilma erstmals 2003 in Deutschland vorgestellt. Das System nutzt das Prinzip des Elektropermanentmagneten und entwickelt auf diesem Wege Spannkräfte von bis zu 3.000 kN, unabhängig davon, ob horizontal oder vertikal gespannt wird. Zum Spannen wird die Platte durch einen Stromimpuls von rund zwei Sekunden magnetisiert, wodurch das Werkzeug sicher gespannt wird. Während der Produktion sorgen die stromunabhängigen Permanentmag­nete für den nötigen Halt der Werkzeuge. Erst zum Lösen der Werkzeuge wird erneut Strom zugeführt. Das System ist auch bei Stromausfall sicher, wie ein TÜV-Gutachten bescheinigt. Bei dem genannten Lohnfertiger konnte die Laufzeit der Fertigungsautomaten durch Magnetspannplatten um gut 18 Stunden pro Woche erhöht werden. Ein weiteres Plus dieser Spanntechnologie besteht darin, dass sich eine kostenaufwändige Standardisierung der Werkzeuggrößen und Spannrandhöhen erübrigt. Durch die gleichmäßige Kraftverteilung und Präzision des Spannvorganges ist zugleich der Verschleiß der Werkzeuge sehr gering. Darüber hinaus trägt die Magnetspanntechnik mit ihrem exakten, gleichmäßigen Werkzeugwechsel zu einer großen Prozesssicherheit und damit zu kontinuierlich guten Fertigungsergebnissen bei. Neben der Fertigungsqualität, der Schnelligkeit des Umrüstens und dem festen Halt des Werkzeugs ist ein weiterer Vorteil des richtigen Spannmittels, dass auch das Arbeiten sicherer und weniger ermüdend wird. Produktbereichsleiter Reich weist allerdings darauf hin, dass es manchmal nicht ‚das’ richtige Spannmittel gibt, denn „mitunter zeichnet sich in einem Beratungsgespräch ab, dass eine individuelle Anfertigung kostengünstiger sein kann als ein Standardsystem, wenn diese beispielweise für mehrere Maschinen oder Pressen geeignet ist.“ Deshalb empfiehlt er vor einer Investition stets das Gespräch mit einem Experten. „Das ausgeprägte Variantensystem von Hilma-Römheld ermöglicht meist eine recht kostengünstige Sonderlösung“, so Reich.W

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Halle 27, Stand B40