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werte als auch Reaktionen bei deren Überoder Unterschreiten definiert werden. Der Aufwand fürs Implementieren dieses Systems hängt von der gewählten Ausbaustufe ab. In der einfachsten Variante, die ohne maschinenseitige Anpassungen auskommt, lassen sich lediglich die Live-Daten des Sensors über eine Cloud-Anbindung am Schunk-Dashboard anzeigen. Eine Stufe weiter wird der Echtzeitcontroller über digitale oder analoge Signale mit der Maschinensteuerung verbunden, so dass bei auftretenden Anomalien ein Alarm ausgelöst oder der Prozess gestoppt werden kann. Die höchste Ausbaustufe ermöglicht zudem den Informationsaustausch zwischen Spannmittechnik & wissen eine Empfangseinheit, die im Maschinenraum maximal zwei Meter vom Werkzeughalter entfernt installiert wird. Sie versorgt eine Echtzeiteinheit im Schaltschrank kabelgebundenen mit den Daten.“ Das gewährleiste eine prozess sichere Datenübertragung und maximiere zugleich die Akkulaufzeit des Werkzeughalters. „Der Echtzeitcontroller im Schaltschrank ist erforderlich, um die vom Werkzeughalter generierten Daten auszuwerten und gegebenenfalls die Maschinensteuerung mit den entsprechenden Informationen zu versorgen.“ So kann das System beispielsweise einen Alarm auslösen oder an sich ändernde Bedingungen angepasste Schnittparameter initiieren. gängigen Spanndurchmessern standardisieren. Weitere Spindelschnittstellen sind in Arbeit. Darüber hinaus sollen künftig auch andere Werkzeughalter des Hauses mit der Sensorik ausgestattet werden. Intelligente Werkzeugaufnahmen verbinden ein hohes Maß an Transparenz mit den Potenzialen einer autonomen Prozessregelung. Und das – im Vergleich zu bewährten Werkzeughaltern – ohne Einbußen hinsichtlich Qualität und Leistung. Die aktuellen Pilotanwendungen zeigen laut Johannes Ketterer eine Reihe konkreter Nutzenpotenziale: „Die schwingungsarme Bearbeitung resultiert in brillanten Oberflächenqualitäten, bei Mikrowerkzeugen ermög lichen die „Bei komplexen Fertigungsaufgaben sind zunehmend Spannlösungen mit smarten Assistenzsystemen gefragt“, sagt Dr. Stefan Bonerz von Ott-Jakob. Mehrere Sensor- und Assistenzsysteme achten darauf, dass das Zerspanwerkzeug stets perfekt in der Spindel gespannt ist. Bilder: Ott-Jakob tel und Maschine. „Für diese adaptive Regelung empfiehlt es sich, einen Servicetechniker hinzuzuziehen“, sagt Johannes Ketterer, Executive Vice President Clamping Technology bei Schunk. „Ihm gelingt die Anbindung an die Maschinensteuerung mit überschaubarem Aufwand.“ Den Aufbau des Regelkreises begründet Ketterer so: „Der sensorische Werkzeughalter rotiert mit bis zu 12.000 Umdrehungen. Eine kabelgebundene Übertragung scheidet damit aus.“ Eine drahtlose Funkverbindung via Bluetooth bis zum Empfänger im Schaltschrank wiederum sei aufgrund der zum Teil großen Distanz und der Schirmung des Schaltschranks ebenfalls nicht prozessstabil zu realisieren. „Deshalb nutzt unser System Die sensorische Werkzeugaufnahme hat die identische Störkontur wie das konventionelle Pendant. Doch das smarte Tool erlaubt eine lückenlose Zustands beobachtung und damit die Dokumentation der Prozessstabilität. Es überwacht Grenzwerte, erkennt einen Werkzeugbruch und ermöglicht eine echtzeitfähige Regelung von Drehzahl und Vorschub. Zudem lässt sich mithilfe der erfassten Daten der Werkzeugzustand analysieren und das maximale Zeitspanvolumen ableiten. Einsatzfelder sind Fräs-, Bohr-, Bohrsenk- oder Entgratoperationen. Die Serienreife des Systems ist für Anfang 2020 geplant. Im ersten Schritt werden die Schwaben die Schnittstellen HSK-A 63 sowie HSK-A 100 mit 130 mm Länge und Daten eine Trendauswertung zum Werkzeugverschleiß, beim Bohrsenken von Großbauteilen in der Luftfahrtindustrie ist höchste Prozessstabilität gewährleistet oder beim automatisierten Entgraten lässt sich die Zustellung der Bürsten optimieren.“ Der Weg zur durchgängigen Industrie 4.0-Lösung endet jedoch nicht beim smarten Werkzeughalter. Auch die Spannein - heiten, die ihn mit der Spindel der Werkzeugmaschine verbinden, werden immer cleverer. So bietet beispielsweise Ott-Jakob für seine Produkte mehrere Assistenzsystemen an, mit deren Hilfe Nutzer anspruchsvolle Prozesse ausreizen und dabei trotzdem stets auf der sicheren Seite agieren können. Zum Angebot gehören 28 Industrieanzeiger 02.20
• das Multisensor-System MSU, das die Zugstangenposition, die Lösekolbenstellung sowie (optional) Leckagen überwacht, • ein Condition Monitoring System, das zuverlässig Leckagen in Drehdurchführungen detektiert und den Abnutzungsgrad der Dichtsätze überwacht, • die Plananlagenkontrolle Planko, die die Einspannqualität der Werkzeuge in der HSK-Schnittstelle überwacht, sowie • das Telemetriesystem Gaus, das Federkraft, Temperatur und Schwingungen an den rotierenden Komponenten des Spannsystems „im Auge behält“. Ott-Jakob hat bereits Ende der 90er-Jahre mit Forschungsarbeiten im Bereich Mechatronik und Sensorik begonnen. 2000 brachten die Bayern erste Produkte auf den Markt. Die ersten Assistenzsysteme waren dann 2011 verfügbar. „Getrieben durch die Entwicklung Richtung Industrie 4.0 stellen wir in den letzten Jahren eine stetig steigende Nachfrage nach solchen Systemen fest“, sagt Dr. Stefan Bonerz, der als Technologiemanager beim Spannspezialisten tätig ist. „Das Vernetzen von Spannsystemen schafft neue Möglichkeiten, Produktionsprozesse zu gestalten“, sagt Patrick Dannecker von SMW-Autoblok. Der Spannturm RT e-motion kann mit acht verschiedenen Spannmitteln bestückt werden, die sich individuell ansteuern lassen. Bilder: SMW-Autoblok Smarte Systeme minimieren Ausfallraten Der Trend gehe in zwei Richtungen: „Fürs Fertigen einfacher Teile setzen die Kunden auf kostengünstige Spanntechnik. Bei komplexeren Aufgaben sind hingegen Lösungen mit Assistenzsystemen zur Zustandsüberwachung gefragt. Mit deren Hilfe laufen selbst anspruchsvolle und hochautomatisierte Prozesse mit minimalen Ausfallraten.“ Integriert in die Löseeinheit, steigert das sensorgestützte Assistenzsystem MSU sowohl die Verfügbarkeit als auch die Effizienz der Werkzeugmaschine nachhaltig. Die Sensorik und Auswerteelektronik ist platzsparend in der Löseeinheit vor - montiert, bietet Schutz gegen äußere mechanische Einflüsse und vermeidet zusätzlichen Aufwand bei der Montage. Das System kann in alle Löseeinheiten des Herstellers integriert und an Sonderlösungen angepasst werden. Für zusätzlichen Nutzen sorgt, dass aus den Messsignalen weitere statistische Informationen abgeleitet werden können, etwa die Anzahl der Werkzeugwechsel. Auch die Integration zusätzlicher Messaufnehmer – wie Temperatursensoren oder Dehnmessstreifen – ist möglich. Bereits Fremdkörper in der Größenordnung von einigen hundertstel Millimeter können beim Spannen zu einer Schiefstellung führen oder zum Achsversatz des Werkzeugs. Damit das nicht geschieht, überwacht Planko die Werkzeugauflagefläche. Die Radarelektronikkomponenten der Plananlagenkontrolle ermöglichen eine mikrometergenaue direkte Abstandsmessung. Um Störungen im Fertigungsprozess frühzeitig zu erkennen und so die Basis für eine optimale Maschinenverfügbarkeit zu schaffen, identifiziert das Condition Monitoring System für Drehdurchführungen Ausfallpotentiale und beugt damit ungeplanten Maschinenstillständen vor. Das modulare Telemetriesystem Gaus schließlich sichert eine hohe Bearbeitungsqualität im Produktionsprozess sowie die dauerhafte Betriebssicherheit der Werkzeugspindel. Die gemessenen Daten werden direkt an die Maschinensteuerung ausgegeben. Aufgrund des berührungslosen Aufbaus und des kleinen Bauraumes kann Gaus mit Drehzahlen von bis zu 32.000 min -1 eingesetzt werden. Doch das smarte Spannen von Werkzeugen ist nur die halbe Antwort auf die Anforderungen an eine Industrie-4.0-taugliche Lösung. Die zweite Hälfte besteht darin, auch die Werkstücke clever zu fixieren. Sowohl in stationären Spannmitteln – etwa in Fräszentren – als auch in rotierenden auf Drehmaschinen. „Wir beschäftigen uns bereits seit Jahren mit Industrie 4.0 und digitaler Vernetzung“, sagt Patrick Dannecker. Der Leiter Vertrieb Stationäre Spanntechnik bei SMW-Autoblok in Meckenbeuren betont aber auch: „Elektromechanische Spannmittel sind äußerst komplex, ihre Entwicklung ist zeitintensiv. Uns war wichtig, innovative Produkte im Programm zu haben, die auch für künftige Anforderungen geeignet sind.“ Nach dem elektrischen Flansch F500 e-motion, der bereits seit 2015 bei Kunden im Einsatz ist, haben die Oberschwaben 2017 die e-motion-Technologie in das 4- Backfutter MM e-motion integriert. Die neueste Ausbaustufe dieser Produktkategorie ist der Spannturm RT e-motion, den das Unternehmen auf der EMO 2019 erstmals präsentierte. Er hat acht Schnittstellen, die individuell mit unterschiedlichen Spannmitteln ausgerüstet werden können. Kraftspanner, Spannfutter oder Spanndorne werden durch einen axialen Spannhub betätigt. Spannkraft und Verfahrweg können bei Industrieanzeiger 02.20 29
