Roemheld: Keilspanner im Baukastensystem

Ob Raumtemperatur oder große Hitzeentwicklung, aggressive Schmiermittel oder eine Reinraumfertigung: In der Umformtechnik gleicht kein Prozess dem anderen. Trotz unterschiedlicher Anforderungen benötigen alle Maschinen und Anlagen ein passendes Spannsystem. „Ein Spannsystem von der Stange ist selten dazu geeignet, das Optimum aus einer Anlage oder einem Fertigungsprozess herauszuholen“, sagt Andreas Reich, Produktbereichsleiter Werkzeugspanntechnik bei Roemheld. „Oft wird unterschätzt, wie groß der Einfluss des Spannmittels auf die Stillstandszeiten der Maschine, die Oberflächenqualität und Wiederholgenauigkeit und damit auf die Wirtschaftlichkeit der Fertigung ist.“ Bei kundenindividuell entwickelten Systemen schießt dagegen der Preis schnell in die Höhe.

In „der goldenen Mitte“ ist ein neues Baukastensystem von Roemheld angesiedelt. Die Unternehmensgruppe hat das Produktfeld der Keilspannelemente neu gestaltet – als Baukastensystem. Dessen Basis ist ein hydraulischer Standard-Keilspanner aus einem Blockzylinder und einem gehäusegeführten Kolben, der durch zusätzliche Elemente an die jeweilige Fertigungsaufgabe angepasst wird. Kunden können „ihre“ Keilspanner flexibel konfigurieren, gleichzeitig bleiben die Herstellung kostengünstig und die Lieferzeiten kurz.

Sechs Baureihen für unterschiedliche Anwendungsfälle, darunter auch eine elektrische Version, bilden den Grundstock des Baukastensystems. Konfigurierbar sind die Spannelemente als einfach- und doppeltwirkende Version, mit Spannkräften von 25 bis 1.250 kN und für die Nutzung bei geraden und schrägen Spannrändern. Dazu kommen verschiedene Zusatzoptionen wie eine Dauerschmierung und eine Hightech-Mehrlagenbeschichtung, die die Verschleißeigenschaften von Spannbolzen und Gehäuse verbessern. „Keilspanner bieten den Vorteil, dass sie besonders robust und geschützt sind“, erklärt Reich. „Wir wollten unseren Kunden ein flexibles Spannmittel anbieten, das langlebig ist und selbst schwierigen Umgebungen, wie Anlagen mit aggressiven Trenn- und Schmiermitteln sowie großen Verschmutzungen, problemlos standhält.“ Gleichzeitig verfügen die Spannelemente über automatisierte Bewegungsabläufe und erleichtern dem Maschinenbediener so seine Arbeit: Mit einem Knopfdruck wird an allen Elementen einer Anlage gleichmäßig gespannt.

Wenn bei der Halbwarm- und Warmumformung oder an Gummipressen besonders hohe Prozess-temperaturen benötigt werden, eignet sich die neue Baureihe mit integriertem Kühlkreislauf. Dieser stellt eine gleichbleibende Temperatur an den Dichtflächen der Hydraulikversorgung sicher. Bis zu 250 °C an der Spannstelle sind so möglich. „Mit diesem Keilspanner richten wir uns vor allem an Unternehmen, bei denen aufgrund hoher Temperaturen und gegebenenfalls auch Verschmutzungen sonst keine Möglichkeiten der Automation bestehen“, berichtet Reich.

Insbesondere wenn noch manuell gespannt wird, hilft ein Wechsel zur Hydraulik dabei, die Rüstzeiten deutlich zu reduzieren. Statt mitunter mehrere Stunden zu warten, bis eine Maschine ausreichend ausgekühlt ist und der Bediener dort sicher umrüsten kann, wird das Werkzeug bequem über die Steuerung gelöst. Anschließend können beispielweise eine Wechselstation und ein Transportwagen dazu genutzt werden, die noch heiße Form gegen das nachfolgende Werkzeug zu tauschen.

Ein weiteres Problem bei hohen Temperaturen und besonders schmutzigen Prozessen, beispielsweise bei Verwendung von Trenn- und Schmiermitteln: Eine elektrische Positionsüberwachung scheidet oft aus. Als Alternative bietet Roemheld eine hydraulische Überwachung über Folgeventile, mit denen die Spann- und die Löseposition des Bolzens geprüft werden. Beide Funktionen lassen sich unkompliziert in die Maschinensteuerung der Anlage integrieren. In der Standardversion eignen sich die Elemente für Anwendungen bis zu einer Maximaltemperatur von 160 °C im Spannmittel, außerdem sind Sonderausführungen für Temperaturen bis zu 300 °C erhältlich.

Selbst bei Hitze und Schmutz ist so eine Teilautomatisierung realisierbar. Nachdem per Knopfdruck gespannt worden ist, erhält die Maschinensteuerung erst dann ein Freigabesignal, wenn alle Keilspanner das Werkzeug korrekt fixieren.

Speziell für das Spannen von Oberwerkzeugen hat die Unternehmensgruppe zwei Modelle mit umfangreichen Schutzvorkehrungen entwickelt. Beim ersten sichert ein zusätzlicher Verriegelungszylinder den Spannbolzen gegen ein unbeabsichtigtes Zurückfahren. Auch bei einem Druckabfall wird das Oberwerkzeug in Position gehalten. Gelöst werden kann erst, wenn die Spannvorrichtung entriegelt wurde. Platzsparend in den Keilspanner integriert ist hier eine Positionskontrolle, die sowohl die Spann- und die Löseposition als auch den Status der Verriegelung überwacht. Außerdem gibt sie eine Meldung aus, wenn kein Werkzeug vorhanden ist.

Beim zweiten Modell sorgt eine Sicherheitsstufe am Spannbolzen dafür, dass sich das Werkzeug bei einem Maschinenausfall oder -stillstand nicht löst. Die patentierte Stufe sitzt in Form einer Nase am Spannbolzen und ist formgleich mit einem entsprechenden Adapter am Werkzeugspannrand. Fällt der Hydraulikdruck ab, senkt sich das Oberwerkzeug auf die Sicherheitsstufe und bildet mit dem Adapter einen Formschluss – Bolzen und Werkzeug sind sicher fixiert. Für eine hohe Betriebssicherheit sorgt zudem eine Positionskontrolle.

Wenn Werkzeuge über lange Zeiträume gespannt werden sollen, aber keine dauerhafte hydraulische Versorgung sichergestellt ist, bieten sich selbsthemmende Keilspanner an. Die einfachwirkende Baureihe spannt mit Federkraft und benötigt zum Lösen nur einen Druck von bis zu 160 bar, somit genügt die Maschinenhydraulik.

Für die hohe Sicherheit bei der Langzeitspannung sorgt die spezielle Konstruktion des Bolzens: Er ist um 6° geneigt und führt beim Fixiervorgang gleichzeitig einen Leer- und einen Spannhub aus, während er sich in axialer Richtung auf den geraden Spannrand absenkt. Durch den Winkel, die Verwendung von Federkraft und durch den erzielten Reibschluss entsteht eine langfristig selbsthemmende Verbindung. Eine hohe Betriebssicherheit wird zudem durch eine induktive und eine zusätzliche optische Positionskontrolle erzielt.

Soll beim Spannen komplett auf Hydraulik verzichtet werden, beispielsweise an vollelektrischen Spritzgießmaschinen, Pressen und Schiebetischen, bietet sich der Einsatz von elektromechanischen Keilspannelementen an. Diese bringen besonders hohe Sicherheitsstandards mit sich und lassen sich problemlos in eine vollautomatische Fertigung einbinden. Dafür sorgen programmierbare Antriebe, eine Überwachung der Bolzengeschwindigkeit, der erzielten Spannkraft und der Spann- und Löseposition.

Wird die Energieversorgung unterbrochen, bleibt das Werkzeug dank der mechanischen Selbsthemmung der Keilspanner sicher fixiert. Die Antriebsprogrammierung einschließlich der zuletzt eingegebenen Werte für den Hub und die Bolzengeschwindigkeit werden ebenfalls erhalten.

Passend zur jeweiligen Konfiguration wird das Steuermodul der Keilspanner werksseitig voreingestellt – so lässt es sich rasch in die vorhandene Maschinensteuerung integrieren. Dazu kommt, dass für die Installation des Antriebsmotors nur wenige Kabel erforderlich sind. Damit eignet sich der Keilspanner auch optimal als Nachrüstelement.

Sollen Keilspanner der sechs Baureihen an einer Anlage mit bislang anderem Spannsystem eingesetzt werden, ist dies leicht zu verwirklichen. Oft ist es möglich, bereits vorhandene Formen durch den Einsatz gehärteter Keilleisten an die Keilspannung anzupassen. Gibt es zum gewünschten Spannmittel eine Adapterplatte, wie bei der Version mit formschlüssiger Sicherheitsstufe, wird diese an entsprechender Stelle in der Maschine montiert.

F. Stephan Auch