Niki Mehrfach-Spannsystem

Die stark unter Druck stehende Fertigungsindustrie muss heute mit möglichst bescheidenen Mitteln ihre Konkurrenzfähigkeit auf dem Markt verbessern. 

Die einfachste Art zum erreichen dieses Zieles besteht darin, den Einsatz bestehender oder neuer Maschinen so zu organisieren, dass die Produktion während unbeaufsichtigten Zeiten möglichst lange weiterläuft, zum Beispiel durch den Einsatz eines Mehrfach-Spannsystems.

Sowohl in der Produktion als auch im Prototypen- und Werkzeugbau werden schnell umrüstbare, flexible Spannsysteme benötigt. Zudem sollen die Genauigkeit und die Steifigkeit, gepaart mit gutem Handling, dem Bediener beim Einrichten und beim Spannen gewährleisten.

 

DANK DEM KONSEQUENTEN MODULAREN AUFBAU DES NIKI-MEHRFACHSPANNSYSTEMS STEHT DEM ANWENDER FÜR JEDE MASCHINENART EINE ANGEPASSTE LÖSUNG ZUR VERFÜGUNG.

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Flexibel und kompatibel

Die Basis des Spannsystems bilden zwei gehärtete und geschliffene Wellen auf denen man einen festen Anfangsblock und bei Bedarf beliebig viele Zwischenblöcke (mit jeweils einer festen und einer beweglichen Backe) stufenlos schieben und arretieren kann. Den Schluss des Mehrfachspanners bildet ein Endblock mit einer beweglichen Backe. Lässt man die Zwischenblöcke weg, so hat man einen Schraubstock mit einfacher Spannung. Auf diese Weise wird ein modulares Spannsystem aufgebaut, das sowohl mehrere kleine als auch ein sehr grosses Werkstück spannen kann.

Das ganze System kann mittels Positionierstiften z.B. auf einer Lochplatte oder mit Nutensteinen in vorgegebenen T-Nuten schnell und sicher montiert werden.

Die Effizienz der Mehrfachspannung sei am Beispiel einer Sondervorrichtung dokumentiert. Bei einem horizontal Bearbeitungszentrum wurden zwei von zwölf Paletten mit einer Vorrichtung mit 96 Spannstellen ausgerüsstet. Aufgrund dieser 192 Spannstellen ergibt sich bei einer Fräszeit von 5 min. je Werkstück ein Arbeitsvorrat von 16 Std. , was die 2. und 3. Schicht in unbeaufsichtigtem Betrieb abdeckt. Die Standzeiten der Werkzeuge wurden genaustens ermittelt und repetieren statistisch gesehen recht genau. Dies bedeutet: Nach einer definierten Sollarbeitszeit wird das eingesetzte Werkzeug durch ein Schwesterwerkzeug ersetzt. Zudem bieten die Werkzeugbruch- und die maschineninterne Systemüberwachungen eine ausreichende Sicherheit.


Optimal genutzte 4. Achse

Auch bei einer Maschine mit einer 4. Achse liegt das Rationalisierungspotential in der Mehrfachspannung und dies meistens in der Kombination mit der 3-Seiten- Bearbeitung. Der aus einem Stück gefertigte Monoblock besitzt an seinen 4 bzw. 8 Seiten ein Lochraster oder T-Nuten, zur Aufnahme der Spannmodule.

Eine Strinseite wird entweder mit einer runden Flanschähnlichen Platte, passend zu Teilapparate oder Wendespanner, oder einer quadratischen, passend auf den Maschinentisch oder Palette einer horizontalen Maschine, bestückt. Die Gegenseite wird je nach Bedarf für die Aufnahme eines Stützlagers gestaltet. Dank dieser 4- bzw. 8-Seiten-Werkstückaufnahme ist die Effizienz einer 4.Achse besonders gross. So werden auch auf kleinen Maschinen schnell 12, 16 oder 20 Spannstellen realisiert.

Die Mehrfachspannung lässt die Herstellungskosten drastisch verringern, wie folgendes Beispiel verdeutlicht: Einschichtig arbeitet eine Maschine jährlich während maximal 1840 Std. (46 Arbeitswochen zu 40 Std.). Wenn Sie nach einem 8 Std. Arbeitstag mit 8 Paletten mit einem Arbeitsvorrat von je vier Werkstücken mit 10 min. Laufzeit weiter produzieren kann, erhöht sich die tägliche Laufzeit auf 13 1/3 Std. und die jährliche auf 2667 Std.( bei 200 Arbeitstagen). Werden die Paletten gegen Feierabend jedoch beispielsweise mit je 12 Werkstücken beladen, beträgt die tägliche Maschinennutzungszeit 24 Std. jährlich also 4800 Std. Somit erhöht sich die Laufzeit um 80%.

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Schneller Kapitalrückfluss

Durch Aufsparen von Werkstücken mit längeren Laufzeiten auf Wochenend oder Feiertage kann hier ein zusätzliches Zeitpotential genutzt werden. Eine Bearbeitungsmaschinenstunde wird heute je nach Amortisierungsgrad, Grösse und Ausrüstung der Maschine durchschnittlich mit Sfr. 100.–/Std. berechnet. Der jährliche Kapitalrückfluss beträgt in unserem Beispiel bei der Einfachspannung 266700.– Sfr. Bei einer durchschnittlichen Mehrfachspannung von drei Stück je Spannstock sind jedoch 480000.– Sfr. erreichbar.mehrfachspannsystem

Wird das investierte Kapital einer vollausgerüsteten Maschine mit Einfachspannung von beispielsweise 550’000.– Sfr. mit dem jährlichen Kapitalrückfluss von 266’700.– Sfr. gemessen, dann fliesst das Geld in ca. 25 Monaten zurück. Wertet man dieselbe Maschine mit Mehrfachspannung auf und rechnet mit einem investiertem Kapital von 600’000.– Sfr., dann fliessen nach vortehendem Beispiel jährlich 480’000.– Sfr. zurück.

Wenn man diesen Jahresumsatz mit dem investiertem Kapital misst, dann fliesst das investierte Kapital dank Mehrfachspannung bereits in 15 Monaten zurück. Dieses recht beachtliche Rationalisierungspotential lässt sich bei einer festen Amortisationszeit natürlich auf die Werkstückpreise umlegen.


Rationalisierung um Faktoren

Kurze Prodktentwicklungszeiten und hohe Lieferbereitschaft, gepaart mit guten Preis-Leistungs-Verhältnis, sind auch in wirtschaftlich schwierigen Zeiten der Weg zum Erfolg. In der Fertigung gilt es, optimale Ausnutzung der Investition, Verkürzung der Durchlaufzeiten, hohe Einschaltdauer der Fertigungsanlagen und Flexibilität in der Produktion anzustreben.

Das Automatisierungspotential entsteht nun dadurch, dass der Werkstückraum beziehungsweise die Verfahrwege der Maschine voll mit Werkstücken bestückt und ausgenutzt wird. Dabei ist es unbedeutend, ob mehrere gleiche Werkstücke diesen Bearbeitungsraum belegen, oder ob es einzelne aber verschiedene Werkstücke sind, die je Charge abgearbeitet werden. Wichtig ist nur, dass jedes Werkstück seinen definierten Nullpunkt hat. Dieser lässt sich dank der sehr hohen Genauigkeit des beschriebenen Spannsystems am Rüstplatz oder in der Arbeitsvorbereitung definieren und muss nicht in der Maschine mit der Spindel gemessen werden.

Sind verschiedene Werkstücke abzuarbeiten, dann wird jedem Werkstück sein eigenes Programm zugeordnet, oder die Werkzeuge werden je Operation und Werkstück gewechselt. Beim Einsatz von Mehrfachspannern wird eine Kapazitätserweiterung im Werkstückbereich von rund 120 x 150 x 150 mm von Faktor 2 bis 3 erreicht. Je nach Konfiguration einer Maschine kann man somit Laufzeiten von 1840 Std. auf das dreifache, also rund 5220 Std. erhöhen.