Prozesssicherheit als Basis

Störungsfreies, wartungsarmes Fertigen mit extrem kurzen Rüstzeiten sind Voraussetzung für einen mannlosen Automatisierungsablauf. Das Spannmittel bringt Werkstück und Bearbeitung zusammen. Prozesssicherheit gelingt nur, wenn die Spanntechnik spänesicher ist, wenig Schmutz in die Maschine einbringt und kompatibel mit Kühl-/Schmiermittelsystemen ist. Spanntechnik muss bei all diesen Anforderungen auch einfach und schnell zu rüsten sein – ohne Einbußen an Präzision und Wiederholgenauigkeit. Steht der manuelle Prozess, lässt sich eine Automatisierung in verschiedenen Ausbaustufen umsetzen.

Schnell umgesetzt: automatischer Spannkopfwechsel

Für die Fertigung von Werkstücken mit unterschiedlichen Spanndurchmessern, Spannprofilen und Einfuttertiefen ist der automatisierte Spannelementwechsel eine sehr praktikable Möglichkeit. Spannelemente wie etwa Spannköpfe können per Roboter, Portal oder direkt über die Maschinenspindel mit und ohne Werkstückanschlag automatisch gewechselt werden. Der Robotergreifer mit einer pneumatischen Wechselvorrichtung entnimmt dem Rüstmagazin den Spannkopf inklusive Werkstückanschlag und rüstet so in Sekunden das Spannfutter mit dem entsprechenden Spannkopf mit Durchmesser, Spannprofil und Anschlagvariante passend zu Bearbeitung und Werkstück. Das Werkstück wird anschließend eingespannt und die Bearbeitung gestartet.

Komplette Spannmittel in Sekunden automatisiert wechseln

Einen höheren Automatisierungsgrad auch bei kleinen Losgrößen ermöglichen Schnellwechselsysteme, wie das centroteX AC von Hainbuch, für Außen- und Innenspannung. Damit lässt sich der mannlose Wechsel eines gesamten Spannmittels, also von Spannfutter oder Spanndorn mit jeweils passenden Spannelementen, umsetzen. Der Roboter oder das Portal positioniert das Spannmittel an der centroteX AC-Schnittstelle auf der Maschinenspindel. Das Schnellwechselsystem verriegelt über eine Bajonettmechanik, die mittels mechanischem Aktuator betätigt wird. Das integrierte Reinhaltekonzept sichert durch Blas- und Spülvorgänge den prozesssicheren Ablauf des Wechselvorgangs. Mehrere Luftanlagekontrollen prüfen zudem den Wechselvorgang und geben dies an die Maschinensteuerung weiter. Die Prozesssicherheit bleibt mit identischen Rundlauf- und Fertigungsgenauigkeiten der eingesetzten Spannmittel erhalten. Die Schnellwechselsysteme verfügen dazu über eine Wechselwiederholgenauigkeit von unter 0,003 mm, der Schritt des Neuausrichtens entfällt.

24/7 mit einer automatisierten Fertigung produzieren

Auch eine komplett autonome Fertigung funktioniert nur mit dem passenden Spannprozess.

Mit der Firma WTO Werkzeug-Einrichtungen GmbH entwickelte Hainbuch einen wegweisenden automatisierten Fertigungsprozess, bei dem sich die Maschinen gänzlich autonom umrüsten. Dier Mitarbeiter stellen lediglich die Spannmittel und die zu bearbeitenden Rohteile bereit. Mehrere Maschinen fertigen so parallel und völlig autark. gleichzeitig bedienen oder ganze Schichten völlig autark laufen lassen. Für die Außenspannung wechseln Roboter 18 Spann-Sets, bestehend aus Spannkopf mit Anschlag, automatisiert ins Futter auf der Maschine ein. In der Schleifzelle sowie in der Dreh-/Fräszelle stehen für die Innenspannung zehn vorgerüstete MAXXOS Spanndorne mit einer centroteX AC Schnittstelle bereit. Diese werden für die unterschiedlichen Werkstücke mit entsprechendem Set-up vorgehalten und automatisiert eingewechselt. Mit einer Genauigkeit von unter 0,003 mm bei jedem Wechsel fertigt die Smart Factory mannlos rund um die Uhr von Losgröße 1 bis 100.

Prozesssicher und überwacht durch Messtechnik

Sensorische Spanntechnik wie die IQ-Serie von Hainbuch ergänzt die Automatisierung, indem über eine Messung In-Line auf der Spindel oder über eine Off-Line-Station Parameter zu Spannkraft, Plananlage oder Werkstückdurchmesser erfasst werden. Die Messwerte können an die Maschinensteuerung weitergeleitet werden und damit eine Prozesskorrektur erfolgen. Auch die Dokumentation oder eine 100%-Kontrolle ist somit gewährleistet. Ein automatisierter Fertigungsprozess wird so überwacht und der Prozess auch bei kleinsten Losgrößen stabil gehalten.

Über den Autor:

Dr. Philipp Sommer leitet den Geschäftsbereich Automation bei der Hainbuch GmbH seit 2023. Der promovierte Mechatroniker ist seit 2018 bei Hainbuch tätig und verantwortet interne IT-Prozesse, Automatisierungsprojekte mit Kunden und die Produktentwicklung im Automatisierungsbereich.

Ab sofort firmiert die 1997 gegründete und bisher unter „HS-Tec“ firmierende Tochterfirma unter dem neuem Namen HAINBUCH Slovakia. Bei laufendem Betrieb wurden alle Maschinen umgezogen. Der neue Standort ist mit 6.000 Quadratmetern der größte Fertigungsstandort außerhalb Deutschlands. HAINBUCH fertigt hier sowohl Komponenten als auch komplette Spannmittel. Die Mitarbeiterzahl im Werk in Dubnica beläuft sich auf über 220 in Produktion und Verwaltung.

Geschäftsführerin Sylvia Rall berichtet: „Dieser Umzug war eine Meisterleistung von Logistik, Fertigung und Planung, da wir keinen Tag Komplettstillstand unserer Maschinen hatten. Wir sind sehr stolz, dass unser Team das alles im Plan geschafft hat. Mit dem Neubau in Dubnica stellen wir in der Slowakei und für unsere Fertigung in Europa die Weichen, um weiterhin schnell, präzise und ressourcenschonend zu produzieren.“

Der Neubau verpflichtet sich stark der Nachhaltigkeit: Die Produktionsstätte verfügt über Luft-Wärmepumpen für Heizung und Klimatisierung. Ein geschlossener Kühlkreislauf der Vulkanisierungspressen reduziert den Wasserverbrauch. Eine Photovoltaikanlage mit Batteriespeicher liefert Energie, das grüne Dach auf dem Verwaltungstrakt hält das Gebäude kühl. Ein spezieller Bodenbelag auf den Parkplätzen lässt das Regenwasser langsamer verdunsten und reichert so das Grundwasser besser an.

Mehr zu allen HAINBUCH Standorten weltweit: https://www.hainbuch.com/unternehmen/hainbuch-weltweit/

Mit einem neuen Selbstverständnis präsentiert sich Hainbuch auf der EMO 2023 in Hannover: „Wir sind heute Lösungsanbieter für den gesamten Prozess: Rüsten, Spannen, Messen und Automatisieren“, beschreibt Stefan Nitsche, Bereichsleiter Hauptprodukte, das neue Kompetenzspektrum des Unternehmens. Spanntechnik und Rüstzeitoptimierung sind und bleiben natürlich das Herzstück der Spezialisten für hochpräzise Spannlösungen aus Marbach. Aber mit dem Zukauf von Vischer & Bolli Automation vor knapp drei Jahren hat Hainbuch seine Expertise im Bereich der Automatisierung schnell ausgebaut. „Heute begleiten wir unsere Kunden über den gesamten Prozess“, erklärt Nitsche die Weiterentwicklung. „Von der Werkstückbeladung über das Rüsten der Spannmittel, zum Spannen der Werkstücke bis hin zur Qualitätskontrolle durch Messvorgänge. Wir sind für alle Bearbeitungsschritte mit Lösungen am Start, ob manuell oder automatisiert.“

Rüsten: Schnellrüstlösungen beschleunigen den Prozess

Rüstlösungen von Hainbuch – sei es das Hainbuch System oder das Schnellwechselsystem centrotex – sind einfach zu handeln, sparen wertvolle Zeit und damit Kosten. Für das Schnellwechselsystem centrotex präsentiert Hainbuch auf der EMO nun eine weitere Ergänzung: ein neues 3-Backenfutter. Neben den Spannfuttern Toplus und Spanntop für die Außenspannung, den Spanndornen Maxxos und Mando und dem ausgleichenden 4-Backenfutter vervollständigt das 3-Backenfutter mit sehr geringer Aufbauhöhe die Palette der Spannmittel. Damit kann die Schnellwechselschnittstelle innerhalb von einer Minute umgerüstet werden – ohne auszurichten. Das bedeutet noch mehr Flexibilität im Bearbeitungsprozess bei Kleinserien mit häufigen Spannmittelwechseln. Ein weiteres Highlight: ein neues Lager- und Handlingsystem für die centrotex Produkte. Mit den Paletten, Halterungen, Transportwagen und dem Rüstmobil können die Produkte sauber und einfach gelagert und gehandelt werden. Auch das spart wertvolle Zeit.

Spannen: Sicheres und steifes Spannen sorgt für höchste Prozesssicherheit

Die Erfindung des Spanntop Spannfutters in den 70 Jahren markierte den Beginn einer neuen Ära in der Werkstückspannung. Seitdem folgten kontinuierlich neue, verbesserte Lösungen, die heute weltweit kopiert werden. Die sechseckige Geometrie des Toplus Spannfutters wurde dann auch auf den Spanndorn Maxxos übertragen, um eine noch größere Steifigkeit bei höheren Übertragungskräften zu gewährleisten. Auf der EMO präsentiert Hainbuch nun erstmals den Maxxos T212 Spanndorn. Im Vergleich zum bewährten Maxxos T211 ist der T212 ohne Zugbolzen mit neuer verbesserter Technik ideal für Werkstücke mit Sacklochbohrungen oder sehr kurzen Spannlängen: Durch den Zugbolzen geht keine Spannlänge verloren. Dank des sechseckigen Pyramidenstumpfs ist der Maxxos der Spanndorn für anspruchsvollste Zerspanung und verspricht 25% höhere Haltekraft als der runde Spanndorn und teilweise doppelte Drehmomentübertragung.

Messen: Stabile Prozesse dank integrierter Messtechnik

Mit der Bearbeitung des Werkstückes ist der Prozess noch nicht beendet. Die Werkstückqualität kontinuierlich zu messen und zu kontrollieren, garantiert Prozessstabilität.

Das kann einerseits in separaten Messschritten außerhalb der Maschine erfolgen, günstiger und zeiteinsparender jedoch ist oft eine In-Line Messung. Die Spannmittel mit integrierter Messintelligenz von Hainbuch machen eine solche In-Line Messung möglich. Sie messen kontinuierlich Werkstückdurchmesser, Temperatur, Werkstückanlage und Spannkraft. Über berührungslose Daten- und Energieübertragung werden die Messdaten direkt an die Maschinensteuerung geleitet und ausgewertet. Die Steuerung führt dann einen Sollwert-Abgleich durch. Kommt es zu Abweichungen wird eine Meldung ausgegeben oder sofort eine Korrektur in die Wege geleitet. Mit den intelligenten IQ Spannmitteln – sowohl als Spannfutter für die Außenspannung als auch als Spanndorn für die Innenspannung erhältlich – erhöht Hainbuch die Maschinenverfügbarkeit und Prozessfähigkeit und reduziert die vor- und nachgelagerten Messvorgänge. Das steigert die Qualität und stellt ein konstantes Niveau sicher.

Automatisieren: Klappt auch bei kleinen Serien und Einzelteilfertigung

Für eine gelungene Automatisierung ist die Spanntechnik der logische Ausgangspunkt: Sie vereinfacht Prozesse und spart oft auch Prozessschritte ein. Gerade bei kleinen Serien und Einzelteilfertigung reduziert der Rüstaufwand oft kostbare Maschinenlaufzeiten. Daher macht für diese Prozesse ein automatisierter Spannmittelwechsel die Automatisierung erst richtig lohnenswert. Mit den Nullpunktspannsystemen der AC [automated change] Linie sowohl fürs Drehen und Fräsen bietet Hainbuch hier praxiserprobte Lösungen an.

„Unsere Kunden und Messegäste können sich von allen Lösungen in unseren Live-Demos auf der EMO ein eigenes Bild machen“, lädt Nitsche zu den Live-Demos ein. „Unser Expertenteam steht für alle Fragen rund ums Rüsten, Spannen, Messen und Automatisieren bereit. Wir freuen uns auf einen regen Austausch.“

HAINBUCH auf der EMO 2023 in Hannover: Halle 3 / Stand  I12

Smart Factory war einzige Option

WTO hat seinen Sitz in Ohlsbach bei Offenburg, doch abseits von Ballungszentren gibt es nicht genügend Facharbeiter. Aufgrund der demografischen Entwicklung wird sich diese Situation weiter verschärfen. Außerdem wollen immer weniger Menschen Maschinen bedienen und die Bereitschaft zur Schichtarbeit sinkt. Das erkannte auch Sascha Tschiggfrei, Geschäftsführer von WTO und machte sich bereits 2016 die ersten Gedanken dazu. »Die Facharbeiter sind das eine, die Kostensteigerungen das andere. Da wir international agieren, ist der Wettbewerbsdruck groß, andere gehen ins Ausland und produzieren mit geringeren Kosten. Wir wollten aber am Standort in Deutschland bleiben und mussten reagieren, um langfristig die Wettbewerbsfähigkeit unseres Unternehmens zu sichern. Unsere Zukunft liegt in der Smart Factory, die rund um die Uhr produziert und das voll automatisiert. Das verschafft uns Wettbewerbsvorteile und wir werden auch für höher qualifiziertes Personal attraktiv«, so Tschiggfrei.

Exklusivpartner gesucht

Für dieses Mammutprojekt wünschte sich WTO einen Exklusivpartner für die Spannmittel, der das Commitment und die Expertise hat, geeignete Neuentwicklungen einzubringen. »In Projektteams haben wir die technischen Details ausgearbeitet. Dabei ging es um die Fragen: Wie spannen wir die Werkstücke, wie ist die Spannung automatisiert möglich und wie können wir auch das Spannmittel automatisiert wechseln? Ziel war, dass sich die Maschinen komplett selbst umrüsten. Dazu braucht es Spannmittel, die in der Lage dazu sind. Hinzu kommt die hohe Genauigkeit beim Schleifprozess, da liegen wir im Toleranzbereich von maximal 3 µm«, erklärt Tschiggfrei. Als das Konzept der Smart Factory stand, wurde nach einem Partner gesucht. Da WTO und Hainbuch sich aufgrund diverser Auslandsprojekte kannten und gute Erfahrungen miteinander gemacht haben, war Hainbuch Wunschpartner. Ende 2019 fingen die ersten Gespräche dazu an und die Spannmittelwünsche wurden besprochen. Die ausgearbeiteten Konzepte von Hainbuch haben überzeugt.

Startschuss gefallen

WTO hat eine bestehende Fertigungshalle mit über 50 CNC-Maschinen. Gespannt wird auf diesen Maschinen überwiegend mit Backenfuttern und für die einzelnen OPs wird von Hand umgerüstet und ausgerichtet. Der erste komplett mannlose Fertigungsprozess, der in der Smart Factory umgesetzt werden sollte, war der eines Gehäuses mit Weich- und anschließender Hartbearbeitung. Tschiggfrei gab noch zu Protokoll: »Die Maschinen in der Smart Factory sind alle neu. Es sind Standardmaschinen, aber angepasst auf die speziellen Wünsche, um den automatisierten Spannmittelwechsel mit einem Roboter zu ermöglichen«. Es ging um vier Maschinen, die Hainbuch mit Spannmitteln ausstatten sollte. Zwei Dreh-/Fräszentren in einer Zelle mit Innenspannung auf der Gegenspindel und zwei Rundschleifmaschinen in einer Zelle, davon eine mit Außenspannung und eine mit Innenspannung. Für die Außenspannung zum Schleifen hatte Hainbuch bereits ein Standardspannfutter, das Toplus AC 100 mit Axzug. Für die unterschiedlichen Gehäuse gibt es mittlerweile 18 Spann-Sets, bestehend aus Spannkopf mit Anschlag, die automatisiert ins Futter eingewechselt werden. Doch für die Innenspannung beim Drehen und Schleifen war eine komplette Neuentwicklung erforderlich. Die Modifikation basierte zwar auf dem vorhandenen Spanndorn Maxxos T211, aber in dieser Ausführung – mit den Sicherheitsabfragen – wurde der Dorn speziell entwickelt.

Hohe Anforderungen an die Spannmittel

Für Björn Schiesling, Konstrukteur in der Automationsabteilung von Hainbuch und von Anfang an dabei, gibt es grundlegende Anforderungen, die bei der Automatisierung bedacht werden müssen. »Was fehlt beim automatisierten Spannmittelwechsel? Das ist der Mitarbeiter, der die Kontaktflächen sauber macht. Schon kleinste Schmutzpartikel sorgen dafür, dass die Genauigkeit nicht mehr passt. Dann die Sicherheitsabfragen. Darf die Spindel in Rotation versetzt werden? Ist es richtig gespannt? Liegt es richtig auf? Kann sich etwas lösen? Im Prinzip alles, was üblicherweise der Mitarbeiter prüft und einstellt. Das fällt bei der Automatisierung weg. Für uns war das eine riesige Challenge, die Abfragen in den Spannmitteln unterzubringen. Natürlich mussten wir auch mit dem Maschinenhersteller klären, wie das steuerungstechnisch mit einer Hublagenkontrolle ausgewertet werden kann. Ein Beispiel: Für eine Luftanlagekontrolle kann ich die Kanäle im Spannmittel vorsehen, sodass die Luftabfrage realisiert werden kann. Aber die Zuführung der Luft und die Sensorik, die dahintersteckt und mit der Maschinensteuerung kommuniziert, das muss der Maschinenhersteller umsetzen. Bis zur finalen Lösung gab es viele Stolpersteine, die wir aber erfolgreich aus dem Weg geräumt haben«, so Schiesling.

Sicherheit geht vor

Bei der Innenspannung hatte Hainbuch ebenfalls überlegt, die Segmentspannbüchse plus Anschlag zu wechseln. Doch aufgrund von Verschmutzungen vorne am Werkstück und den Sicherheitsabfragen kamen nur vorgerüstete Spanndorne infrage, die automatisiert umgerüstet werden. Schiesling erklärt: »Das hatte zu viele Tücken beim Reinhalten. Wir haben beim Spanndorn einfach nicht so viel Platz wie beim Spannfutter. Hinzu kommt, dass wir mit dem Zugbolzen die Spannbüchse auf einen Pyramidenstumpf ziehen. Hätten wir das nicht gemacht, müssten wir mit dem Roboter eine Passung in IT7 Größenordnung einfügen. Da die Roboter aber etwas ungenau arbeiten, hätten wir den Wechsel nicht zuverlässig hinbekommen.« In der Schleifzelle sowie in der Dreh-/Fräszelle stehen nun je zehn vorgerüstete Maxxos Spanndorne mit einer centrotex AC Schnittstelle bereit. Diese werden für die unterschiedlichen Gehäuse mit entsprechendem Set-up vorgehalten und automatisiert eingewechselt.

Hainbuch hat die Anforderungen mehr als erfüllt

Philipp Wußler, Bereichsleiter Schleifen bei WTO, hatte anfangs große Zweifel, ob alles funktionieren wird. »Die haben sich zum Glück in Luft aufgelöst. Die Spannmittel erfüllen alle Anforderungen, sei es die Reinheit, die Genauigkeit und was ganz wichtig ist, die Wiederholgenauigkeit. Bei jedem Spanndornwechsel haben wir die geforderten 3 µm«, schwärmt Wußler. Durch den automatisierten Fertigungsprozess verkürzt sich die Rüstzeit um 25 Prozent zu früher, als mit dem Backenfutter gespannt, händisch umgerüstet und die Backen für die Genauigkeit geschliffen werden mussten. »Auch der Ausschuss hat sich deutlich reduziert beziehungsweise liegt fast bei null. Denn das Spannen war früher weniger genau. Jetzt spannen wir mit Axzug auf den Anschlag und das ist viel genauer. Wenn ich das Bauteil einmal eingefahren habe, dann weiß ich, dass es beim nächsten Rüstvorgang auch funktioniert. Somit muss ich mir über das Spannmittelthema keine Gedanken mehr machen«, ergänzt Wußler. Für WTO ist ganz klar: Wenn das Spannen sicherer ist, dann ist auch der Prozess sicherer.

Mitarbeiter nur noch in der Kommandozentrale

»Die Smart Factory ist so konzipiert, dass der einzige manuelle Vorgang die Anlieferung des Rohmaterials ist. Auch die fertigen Gehäuse, die in der Fertigungszelle geprüft und vermessen werden, holt ein fahrerloses Transportsystem an der Maschine ab und lagert sie ein. In der Smart Factory gibt es eine sogenannte Kommandozentrale mit Büros für die Planung der Fertigungsprozesse und für die Programmierung. Geplant werden auch die Spannmittel und die Festlegung der Handlingparameter für die Automation«, sagt Tschiggfrei. Weitere Projekte sind schon in Planung und dafür liefert Hainbuch wieder die Spannmittel und ist beim Einfahrprozess dabei. Abschließende Worte von Tschiggfrei: »Wir sind sehr zufrieden. Wir haben uns einen Partner gewünscht, mit dem wir dieses Entwicklungsprojekt durchziehen können. Hainbuch hat alles gegeben, um das letzte »µm« zu finden. Herr Schiesling und Herr Wußler waren mit Herz und Seele dabei. Solche Leute braucht es, um so ein Projekt erfolgreich umzusetzen. Aus meiner Sicht lief es sogar besser als erwartet.«

Anwender: WTO Werkzeug-Einrichtungen GmbH

WTO ist ein Familienunternehmen in zweiter Generation mit 280 Mitarbeitern am Standort Ohlsbach und feiert dieses Jahr sein 40-jähriges Jubiläum. WTO ist ein Pionier in der Entwicklung und Herstellung von angetriebenen Präzisionswerkzeughaltern für CNC-Drehzentren. Mit der Smart Factory, in die WTO 40 Millionen Euro investierte, setzen sie Maßstäbe bei der Digitalisierung und Automatisierung der Fertigung von kleinen Stückzahlen. Das neue Gebäude mit 14.000 m² besteht aus der Smart Factory mit 9.000 m² und einem Bürokomplex mit 5.000 m². Die Smart Factory ist zudem nachhaltig ausgerichtet und setzt auf erneuerbare Energien. Es gibt eine Photovoltaikanlage und die Prozessabwärme wird zum Heizen genutzt. Das macht eine Ersparnis von knapp 1.000 Tonnen CO2 pro Jahr aus.

Das Wichtigste in Kürze

• kleinere Spannköpfe in größere Spannfutter [Baugröße 100, 125 und 160] einsetzbar
• vorhandene Spannköpfe [Baugröße 65 und 100] nutzen
• Kostenersparnis, da kleinere Spannköpfe einsetzbar
• kleinere Spannköpfe sind lagerhaltig und somit schneller verfügbar
• Abdeckung eines größeren Bereichs an Spanndurchmessern
• Produktivitätssteigerung und Zeitersparnis durch schnellen Wechsel zwischen großen und kleinen Spanndurchmessern

Universelle manuelle Wechselvorrichtung

Mithilfe der Wechselvorrichtung wird der Spannkopf einfach und sicher ins Spannmittel eingesetzt und wieder entnommen. So kann in Sekunden auf einen anderen Spanndurchmesser umgerüstet oder auf eine Adaption gewechselt werden. Nur war es bisher so, dass je nach Ausführung [sechseckig oder rund] und abhängig von einer Sondervorbaulänge eine andere Wechselvorrichtung notwendig war. Jetzt gibt es die universelle manuelle Wechselvorrichtung, die sowohl sechseckige als auch runde Spannköpfe in den Baugrößen 42/52 und 65 wechseln kann. Selbst Spannköpfe mit einer Vorbaulänge von bis zu 19 mm stellen kein Problem dar.

Das Wichtigste in Kürze

• nur noch eine Wechselvorrichtung pro Baugröße für sechseckige [Toplus] und runde [Spanntop] Spannköpfe
• Spannköpfe mit einer Vorbaulänge bis zu 19 mm wechselbar

Zeichen stehen auf Automatisierung

Ews investiert in modernste Fertigungslinien, um höchste Qualität und die optimale Ausführung ihrer Produkte in Form und Funktion zu garantieren. Dafür wurde 2018 die Abteilung Prozessoptimierung und Automatisierung gegründet. Aristeidis Kalagkanis leitet diese Abteilung und ist verantwortlich für die Beschaffung von Maschinen mit allen Hilfsmitteln, Spannmitteln und Werkzeugen sowie für die Verkettung von Robotern. Was ihm schon länger ein Dorn im Auge war, der Bearbeitungsprozess eines hochpräzisen Bauteils, genauer gesagt, eines Grundhalters auf einer Hardinge Maschine. »Die Teile hat ein Mitarbeiter von Hand eingelegt und manuell in einer selbstgebauten Spannvorrichtung gespannt. Dann wurde manuell justiert, bis der Rundlauf passte und anschließend hartgedreht. Das nimmt viel Zeit in Anspruch und war für uns ineffizient. Wir haben beschlossen, den Bearbeitungsprozess beziehungsweise die Strategie dafür zu ändern. Den Hartdreh- und den Spannprozess zu verschlanken und zusätzlich noch zu automatisieren«, so Kalagkanis.

Hohe Anforderung bei der Genauigkeit

Daraufhin hat Ews bei Emag eine VL4 Vertikaldrehmaschine mit integrierter Pick-up-Station und einer Messstation angefragt. Das Spannmittel sollte Emag gleich mit anbieten. Die Anforderungen dafür waren: an erster Stelle die Prozesssicherheit, gefolgt von einer Rundlaufgenauigkeit von ≤ 5 μm sowie einer hohen Steifigkeit. Das Angebot flatterte ins Haus mit einem Spannmittel eines Wettbewerbers von Hainbuch. Denn nur mit diesem garantierte Emag die Rundlaufgenauigkeit. Allerdings war es so, dass laut Kalagkanis die Spannmittel extrem teuer waren und Ews mit diesem Spannmittelhersteller auch nichts am Hut hatte. »Was der Bauer nicht kennt, isst beziehungsweise kauft er nicht«, sagt Kalagkanis schmunzelnd. Mit Hainbuch bestand schon seit Jahren eine gute Partnerschaft. Fast alle Drehmaschinen sind mit Spanntop nova oder Spanntop mini Spannfuttern ausgestattet und damit ist man sehr zufrieden. Doch mit diesen Anforderungen bei der Genauigkeit ist Ews noch nie an Hainbuch herangetreten. Nach interner Rücksprache und auf Wunsch der Geschäftsleitung wurde bei Hainbuch doch mal angeklopft. Renee Reuter, technischer Berater von Hainbuch, schaute sich das Ganze vor Ort an und stellte das hochpräzise Toplus premium Spannfutter mit den premium Spannköpfen vor. Neben der hohen Genauigkeit erleichtert der große Öffnungshub die automatische Beladung der Maschine. Auch eine leichte Berührung mit dem Werkstück bei der Beladung macht dem premium nichts aus. Es ist trotz der hohen Präzision »robust« und der Prozess bleibt weiterhin stabil. Ews war überzeugt und bestellte.

Qualität wird jetzt auch automatisiert erreicht

»Nachdem alles geliefert, eingerichtet und programmiert war, haben wir festgestellt, dass zwischendurch Teile rauskamen, die den geforderten Rundlauf nicht hatten. Gemeinsam mit Hainbuch haben wir den Prozess geprüft und verschiedene Messreihen durchgeführt. Wichtig war für uns, dass wir sofort die Unterstützung von Hainbuch bekommen haben. Herr Reuter war immer wieder bei uns im Haus«, gibt Kalagkanis zu Protokoll. »Es stellte sich heraus, dass es an der Werkstückgeometrie lag. Die Problematik war, dass der Werkzeughalter hinten einen runden Schaft und eine Verzahnung hat. An der Stelle, wo gespannt wird, ist er zwar rund, aber unterbrochen. Dadurch konnte der premium Spannkopf nicht umschließend spannen. Wir haben neue Spannköpfe mit einem Vorbau gefertigt, damit wir auf dem vorderen kleinen Bund spannen können und eine Abstützung haben. Und prompt wurden die Genauigkeiten von ≤ 5 μm erreicht«, fügt Reuter hinzu. Die Maschine kann jetzt bis zu drei Stunden mannlos laufen und die Prozesssicherheit ist auch garantiert. Denn durch die umschließende Spannung, den extra Späneschutz und die Spülung, ist das Spannfutter schmutzunempfindlich. Außerdem deckt der Frontanschlag, der vorne am Werkstück anschlägt, zusätzlich sauber ab. Die Pick-up-Station wird mit 20 Bauteilen bestückt und das dauert gerade mal fünf Minuten. Die Mitarbeiter können sich dann um andere Aufgaben kümmern. Die bekannte Qualität, die manuell erreicht wurde, wird jetzt auch automatisiert erreicht. Zudem hat sich die Rüstzeit auf ein Minimum reduziert. Kalagkanis erklärt, warum: »Auf der Emag fertigen wir Bauteile mit Losgrößen zwischen 30 und 200 einer Familie mit unterschiedlichen Durchmessern. Früher mussten wir die komplette Vorrichtung tauschen und ausrichten. Jetzt wechseln wir in Sekunden nur den premium Spannkopf mit der Wechselvorrichtung, ohne auszurichten. Wir sparen uns circa 15 Minuten pro Auftrag beim Umrüsten bei zwei bis drei Aufträgen am Tag. Hinzu kommt, dass so das Umrüsten für die Mitarbeiter auch viel einfacher ist.«

3-Backenfutter wurde in Rente geschickt

Aufgrund der intensiven Zusammenarbeit stolperten Kalagkanis und Reuter über einen weiteren Optimierungsfall. Ews produziert viele Gehäuse, die meisten sind kubisch, es gibt aber auch ein paar runde. Die Runden laufen auf einer Hwacheon VT 550 Drehmaschine und die kubischen auf einer anderen Maschine. »Die Hwacheon war mit einem 3-Backenfutter ausgestattet, das jetzt in Rente gegangen ist. Denn auch hier haben wir die Strategie geändert. Herr Reuter hat uns auf das 4-Backenfutter Inoflex in der Größe 500 aufmerksam gemacht. Mir war gar nicht bewusst, dass Hainbuch so etwas im Portfolio hat. Jetzt kann ich runde und kubische Gehäuse auf der gleichen Maschine bearbeiten, ohne einen Futterwechsel. Das ist der größte Vorteil«, sagt Kalagkanis. Die 4-kant Gehäuse wurden vorher auch mit einem 4-Backenfutter, aber ohne Ausgleich, also mit zwei festen und zwei verstellbaren Backen gefertigt. Die zwei festen Backen musste Ews immer genau auf die Mitte ausrichten. Dafür wurde das Bauteil erst mal vermessen und dann die Backen genau eingestellt. Das entfällt jetzt. Zudem ist Kalagkanis von der Stabilität und der hohen Haltekraft des Inoflex überzeugt. »Zusammenfassend kann ich sagen, dass wir uns viel Zeit sparen, alles nicht mehr so umständlich und dadurch die Maschinenauslastung höher ist. Deshalb haben wir auch eine neu angeschaffte DMG NLX 700 mit dem Inoflex in der Größe 315 ausgestattet«, sagt Kalagkanis abschließend.

Anwender: EWS Weigele GmbH & Co. KG aus Uhingen

EWS ist ein weltweit agierendes, mittelständisches Familienunternehmen in dritter Generation. Ihr Schwerpunkt liegt in der Entwicklung, Fertigung und dem Vertrieb hochpräziser Werkzeugaufnahmen für Dreh- und Fräsmaschinen, Werkzeugträgersystemen und Zubehör. EWS nennt es »Precision meets Motion«, denn ihnen ist die Bedeutung von Präzision für die Zukunft ihrer Kunden und Zielmärkte bewusst. Höchste Qualitätsansprüche und größtes Engagement für die optimale Ausführung ihrer Produkte in Form und Funktion stehen bei ihrem Handeln im Mittelpunkt.

Sylvia Rall: »Herr Dr. Feinauer ist unser absoluter Wunschkandidat. Er weiß um die Bedürfnisse der Maschinenbauer, ist Stratege und hat unter anderem eine große Produktionsstätte in China aufgebaut. Auch im Bereich der Digitalisierung kennt er die Herausforderungen, hat schon viele Vertriebsthemen beackert und bringt zudem jede Menge internationale Erfahrung sowie Technik- und Technologiewissen mit. Wir freuen uns sehr über so hochkarätige Verstärkung.«

Ein System, das mit mehr punktet als nur schnellem Umrüsten

Das Docklock Nullpunktspannsystem hat gegenüber anderen Systemen zwei entscheidende Pluspunkte. Zum einen die umschließende Spannung mit einer Spannzange oder Spannsegmenten. Das bedeutet eine steife Spannung und höhere Wiederholgenauigkeiten. Dadurch entstehen auch keine Abdrücke am Spannbolzen verglichen mit Systemen mit Kugeln oder Schiebern, die zu Ungenauigkeiten und folglich zu einem Austausch der Spannbolzen führen. Außerdem ist es schmutz- und späneunempfindlich und das sorgt für einen geringeren Verschleiß und weniger Wartungsaufwand. Die Verschlussplatte, welche auf den Maschinentisch geschraubt wird, dient als Basis, um schnelles Wechseln zu ermöglichen. Die NullpunktWiederholgenauigkeit liegt bei ≤ 0,005 mm ohne auszurichten. In zwei Minuten ist das Spannmittel in Kombination mit dem Docklock umgerüstet. Das Nullpunktspannsystem ermöglicht so enorme Zeit- und Kosteneinsparungen in der Fertigung. Mit der Schnittstelle findet das Einrichten dort statt, wo keine Kapazität blockiert wird – nämlich außerhalb der Maschine. Der Spannzangenverschluss sorgt für verkantungsfreies Ein- und Auswechseln der Werkstückpaletten. Ein Direkteinbau in Maschinentische, Paletten oder Vorrichtungen wird mit Einbaukassetten kostengünstig realisiert. Zudem ist es gegenüber einem Plattenwechsler oder einem Maschinentischwechsel deutlich günstiger.

Docklock AC – das Nullpunktspannsystem für die automatisierte Fertigung

Der Aufbau mit der umschließenden Spannung und die Kraftübertragung sind identisch zum DockLock für manuelles Rüsten. Ebenso die Wechselzeit und die Nullpunkt-Wiederholgenauigkeit. Zusätzlich verfügt es als Schutz vor Schmutz und Spänen über einen Verschluss an der Spannstelle. Das sorgt für einen noch geringeren Verschleiß und weniger Wartungsaufwand. Darüber hinaus hat es standardmäßig eine Auflagekontrolle, abblasbare Auflageinseln und eine Kolbenstellungskontrolle für einen sicheren automatisierten Prozess.

Was kann ein Betrieb tun, um seine Auszubildenden bestmöglich auf die spätere Tätigkeit in den eigenen Fertigungshallen vorzubereiten? 1. Umfangreiches Fachwissen vermitteln, was über das hinausgeht, was die Industrie- und Handelskammer fordert. 2. Maschinen mit Spannmitteln ausstatten, mit denen das Drehen Spaß macht und die auch in den eigenen Werken im Einsatz sind. 3. Das Arbeiten an den Maschinen erleichtern, damit auch Mädchen in technischen Berufen gefördert werden. Und genau das tut die Hirschvorgel Group in Denklingen. Dabei werden sie vom Spanntechnikspezialist Hainbuch mit Spannmitteln unterstützt.

Hirschvogel bildet derzeit 160 Auszubildende in neun Berufen am Standort Denklingen aus. Für die Technikaffinen und die, die aus Stahl oder Aluminium gerne Neues erschaffen, gibt es ein Ausbildungszentrum mit 3.000 Quadratmetern. Dort tummeln sich die Werkzeugmechaniker, Zerspanungsmechaniker, Industriemechaniker, Mechatroniker, Elektroniker für Betriebstechnik und die technischen Produktdesigner. Das Zentrum bietet den Auszubildenden topmoderne Maschinen, Roboter, Schulungsplätze für Steuerungs- und Regelungstechnik sowie spezielle Räume für das technische Produktdesign, das elektromechanische Arbeiten und die handwerklichen Tätigkeiten.

Auch nach 20 Jahre unvergessen

In der Maschinenhalle des Ausbildungszentrums standen vier konventionelle Drehmaschinen – denen man ihr hohes Lebensalter ansah. An diesen starteten die Auszubildenden ihre ersten Drehversuche. Attraktiv war das eher nicht, denn die Auszubildenden sollten natürlich mit den besten und neuesten Präzisionsdrehmaschinen arbeiten und dabei alles für ihren späteren Beruf erlernen. Hirschvogel beschloss, die in die Jahre gekommenen Drehmaschinen zu ersetzen. Daraufhin wurde Osman Yavsan, Ausbilder im Drehbereich, 2018 damit beauftragt, sich um das Spannmittel für die erste neue konventionelle Drehmaschine zu kümmern. Auf den alten Maschinen wurde mit 3-Backenfuttern und Zugspannzangenfuttern gespannt. Beide haben ihre Berechtigung, doch sie spannen mit weniger Kraft, nicht so stabil und nicht so genau wie beispielsweise ein Spannkopffutter. Das neue Spannmittel sollte laut Yavsan einige Kriterien erfüllen. »Eine stabile, zuverlässige und kraftvolle Spannung ist die Basis für ein sicheres Arbeiten. Nur dann kann ein gutes Endergebnis erzielt werden. Die oberste Priorität hat die Sicherheit. Das ist uns sehr wichtig. Außerdem muss die Handhabung simpel und das Funktionsprinzip einfach sein, denn es sind Neulinge an der Maschine. Ist es dann noch wartungsarm und garantiert ein schnelles Umrüsten, ist das das i-Tüpfelchen.« Für Yavsan war sofort klar, Hainbuchs Handspannfutter Torok soll es sein. Warum? Yavsan erinnert sich: » Ich hatte die ersten Berührungspunkte mit Hainbuch beziehungsweise mit dem Handspannfutter Torok in meiner Ausbildung 2002 – also vor 20 Jahren. Ich war damals schon begeistert und ein Fan davon. Auch als Facharbeiter habe ich immer wieder mit den Spannmitteln von Hainbuch gearbeitet. Für mich ist Hainbuch einer der führenden Spannmittelhersteller. Deshalb kam mir das Handspannfutter Torok sofort wieder in den Sinn. Also habe ich es bestellt.«

Der Torok punktet bei den Auszubildenden

2021 wurden dann die drei anderen konventionellen Drehmaschinen durch neue ersetzt. Da alle Azubis wunderbar mit dem Torok zurechtkamen, klopfte Yavsan wieder bei Hainbuch an. Oliver Nolte, Key-Account-Manager bei Hainbuch, packte verschiedene Spannmittel ins Auto und fuhr nach Denklingen. Schnell waren sich aber beide einig, dass der Torok das beste Spannmittel für die drei Maschinen und die Auszubildenden ist. Er bestellte drei weitere Handspannfutter Torok und 106 Spannköpfe in verschiedenen Durchmessergrößen von 3 bis 65. Teilweise mehrfach, damit an allen vier Maschinen gleichzeitig gearbeitet werden kann. »Zusätzlich haben wir noch das 4-Backenfutter Inoflex bestellt. Hin und wieder haben wir ein viereckiges Bauteil zum Spannen. So lernen die Auszubildenden auch das zentrische Spannen mit vier Backen. Wir hatten das Inoflex anfangs als Leihbasis – diese Möglichkeit bietet Hainbuch auch an – so konnten wir das Produkt in Ruhe testen und dann kaufen«, erläutert Yavsan.

Eine ganze Bandbreite an Fertigungswissen

Hirschvogel vermittelt das gesamte Wissen der verschiedenen Spannmöglichkeiten und zeigt die Bandbreite der Spannmittel. Das ist wichtig für die Prüfungen, aber auch für Hirschvogel selbst. In der eigenen Fertigung gibt es immer wieder Bauteile, die ungewöhnlich gespannt werden. Die Werkstücke im Allgemeinen werden immer komplexer und die Vielfalt größer. Da punkten die ausgelernten Auszubildenden dann mit Praxiswissen, das über den Tellerrand hinausgeht. Doch wenn es darum geht, Bauteile an den Drehmaschinen zu fertigen, dann wird vorwiegend der Torok genutzt. Anfangs fertigen die Auszubildenden Übungsbauteile. Sitzen die Grundlagen, dann werden Teile, die intern zum Einsatz kommen, gefertigt. »Außerdem ist es so, dass in den Werken bei Hirschvogel auf vielen Drehmaschinen Hainbuch Spannmittel drauf sind und das sind die zukünftigen Arbeitsplätze. Somit lernen sie schon in der Ausbildung damit zu arbeiten und haben es später leichter«, fügt Yavsan hinzu.

So macht Mädchen das Drehen Spaß

»Das geniale am Torok oder generell bei den Hainbuch Spannmitteln ist das schnelle Wechseln der Spannköpfe ohne auszurichten. »Wir nehmen beispielsweise ein Rohteil mit einem 60er Durchmesser. Dieses spannen wir mit einem 60er Spannkopf. Wir drehen die erste Seite auf Durchmesser 45 ab, nehmen das Bauteil raus und tauschen den 60er Spannkopf mit der Wechselvorrichtung gegen einen 45er. Das dauert keine 30 Sekunden. Würde ich das mit einem 3-Backenfutter machen, bräuchte ich fünf Minuten. Ich habe mit den glatten Spannköpfen auch keine Spannabdrücke. Die Backen müsste ich erst ausdrehen«, erklärt Yavsan. Die Vorteile des Torok kann auch Elisa Jäger, Auszubildende zur Werkzeugmechanikerin im zweiten Lehrjahr, bestätigen. »Ich muss schon sagen, es ist um einiges angenehmer mit dem Torok zu arbeiten. Das 3-Backenfutter muss man täglich schmieren und den Torok nur einmal pro Woche. Außerdem können sich Späne zwischen den Backen festsetzen und das passiert beim Torok nicht. Das Wechseln geht viel einfacher. Spannkopf raus, anderen Spannkopf rein und losdrehen. Ich muss auch nichts ausrichten. Die Spannköpfe bekomme ich mit der Wechselvorrichtung leicht gewechselt. Das ist bei manch anderen Spannmitteln sehr schwer. Gegenüber einem 3-Backenfutter ist der Torok auch um einiges leichter. So ist für uns Mädels das Montieren des ganzen Futters machbar – das können wir noch heben.« Yavsan gibt noch zu Protokoll: »Hätten wir alle Spannkopfgrößen vom Torok da, dann würden die Azubis nur noch damit arbeiten und auf das 3-Backenfutter ganz verzichten.«

Hirschvogel Group

Die Hirschvogel Group ist Entwicklungspartner und Fertigungsspezialist für Automotive-Komponenten sowie für Produktlösungen in den Bereichen elektronische Systeme und Mikromobilität. Die familiengeführte Unternehmensgruppe beschäftigt weltweit rund 6.000 Mitarbeitende. Der Gesamtumsatz lag im Jahr 2021 bei 1,2 Milliarden Euro. Muttergesellschaft ist die Hirschvogel Holding GmbH mit Sitz in Denklingen. Unter ihrem Dach vereint sie neun Produktions- und zwei Beteiligungsgesellschaften. Im Komponentengeschäft zählt Hirschvogel zu den weltweit größten Herstellern von massiv umgeformten und weiterveredelten Bauteilen aus Stahl und Aluminium. Das Leistungsspektrum reicht von Antriebsstrangkomponenten für alle Antriebstechnologien, über Getriebe- und Fahrwerkkomponenten bis hin zu Karosserie- oder Rahmenbauteilen. Sie finden in Pkw, Nkw sowie in den Bereichen Mikromobilität und Bike Anwendung.