Industrie und Wissenschaft – Gelungene Kooperation Schweizer Zentrumspanner mit unerreichter Flexibilität

Redakteur: Matthias Böhm

Die Hemo Werkzeugbau entwickelte in Zusammenarbeit mit der Hochschule Luzern – Technik & Architektur einen neuartigen Zentrumspanner. Besonderes Merkmal des Centron 125 ist seine Spannweite von 0 bis 1000 mm, die ständig zentrisch zur Tischmitte ausgerichtet ist. Damit ist der Centron 125 weltweit das erste flexible Spannsystem für die echte 5-Seiten-Bearbeitung grosser Werkstücke.

Anbieter zum Thema

Centron 125-300 auf einer Hermle C30, Fr+ñsen der seitlichen Nut
Centron 125-300 auf einer Hermle C30, Fr+ñsen der seitlichen Nut
(Hochschule Luzern / Hemo)

Weitere Highlights des Zentrumspanners sind die automatische und überlastsichere Begrenzung der Spannkraft, die schnelle Umrüstung auf andere Spannweiten, sowie die flexiblen Einsatzmöglichkeiten dank grossem Sortiment an Aufsatzbacken.

Mangel an Zentrumspannern über 300 mm

In der boomenden Multi-Achs-Bearbeitung gab es bislang einen Mangel an flexibel einsetzbaren Zentrumspannern mit Spannweiten über 300 mm.

Oftmals mussten die Werkstücke mit eigenen Betriebsmitteln und dementsprechend hohen Umrichtzeiten aufgespannt werden.

Hemo Werkzeugbau setzte sich deshalb zum Ziel, einen Zentrumspanner für grosse Spannweiten zu entwickeln, der ständig mittig auf dem Maschinentisch steht und somit den Operationsraum optimal ausnutzt.

Weiter sollte das Spannsystem hohe Spannkräfte und gleichzeitig beste Werkstückzugänglichkeit bieten.

Die Herausforderung: einfach, modular, flexibel

Da ein Zentrumspanner in dieser Grössenordnung ein hohes Eigengewicht haben wird, sollte er einfach sowie modular aufgebaut und dadurch flexibel einsetzbar sein.

Um diese Herausforderungen bewältigen zu können, suchte Hemo einen kompetenten Partner und fand ihn an der Hochschule Luzern – Technik & Architektur.

HSLU - Kompetenzzentrum Mechanische Systeme

Das dort ansässige«Kompetenzzentrum (CC) Mechanische Systeme» ist mit seinen Stärken in Konstruktion, Festigkeitsberechnung und Simulation sowie seinen Kompetenzen in der Werkstoff- und Werkstückprüfung der ideale Partner für die Realisierung dieses Projekts. Hemo lieferte Ideen und Know-how, das ‚CC Mechanische Systeme‘ setzte diese um.

Entwicklung mit modernsten Hilfsmitteln

Zu Beginn wurden diverse Konzepte des Zentrumspanners erarbeitet und anhand der Funktionalität, des Symmetrieverhaltens und der Steifigkeit bewertet. Dafür wurden verschiedene Lösungen sowohl analytisch, als auch mittels FE-Analyse, d.h. mittels der numerischen Berechnungen von Belastungen und Verformungen in Bauteilen am Computer, verglichen und optimiert.

Durch die realitätsnahe Berechnung konnte das Verhalten der Bauteile bereits in einer frühen Entwicklungsphase ermittelt und dadurch die Konzeptevaluation erleichtert werden.

Trotz 40 kN-Spannkraft extrem kompakt

Im weiteren Projektfortschritt wurden die FE-Analysen intensiviert. Eine besondere Herausforderung war beispielsweise der gesamte Antriebsstrang, der aus Drehmomentbegrenzung, Kraftverstärkung, Axiallager, Spindeltrieb und mehreren Kupplungen zur Verlängerung der Vielkeilwelle besteht.

Für jede Komponente wurden mehrere Lösungen konzipiert, analysiert und später soweit optimiert, dass sie mit möglichst wenig Bauraum auskommen. Der Zentrumspanner konnte so trotz der hohen Spannkraft von 40 kN extrem kompakt gebaut werden.

Modularität für Flexibilität

Da ein Spannmittel dieser Grössenordnung nur mit entsprechendem Aufwand auf den Maschinentisch zu hieven ist, soll der Centron 125 für möglichst alle Spannaufgaben verwendet werden können. Hierfür ist der Zentrumspanner modular aus einer Grundplatte, zwei ähnlichen Spannmodulen, sowie den diversen Aufsatzbacken aufgebaut.

Soll ein Werkstück eingespannt werden, kann die gewünschte Spannkraft an der Kraftvoreinstellung gewählt und das Werkstück überlastsicher mit der Ratsche gespannt werden. Gespannt wird ausschliesslich am aktiven Spannmodul, dieses leitet 50% der Spannkraft auf die eigene Backe und gibt die restlichen 50% über eine Welle an das passive Spannmodul weiter, wo die Spannkraft ebenfalls aufgebaut wird.

Dadurch werden die beiden Spannbacken synchron zueinander bewegt und die Spannkraft stets zentrisch aufgebaut. Total stehen 20 mm Backenhub zur Verfügung. Variiert die Werkstückgrösse stärker, kann die Distanz zwischen den beiden Spannkörpern weiter verändert werden.

Breites Sortiment an Aufsatzbacken

Dafür werden die Spannkörper von der Grundplatte gelöst und an die, der Teilegrösse angepassten Position verschoben und wieder verschraubt. Positioniert werden die Spannmodule über die 5 mm-Teilung der Präzisionszahnstange. Um Distanzunterschiede auszugleichen, muss allenfalls noch die Wellenverlängerung zwischen den beiden Spannkörpern ausgetauscht werden. Damit jedes Werkstück optimal gespannt werden kann, steht ein breites Sortiment an Aufsatzbacken zur Verfügung und sorgt damit für hohe Flexibilität.

Jetzt Newsletter abonnieren

Verpassen Sie nicht unsere besten Inhalte

Mit Klick auf „Newsletter abonnieren“ erkläre ich mich mit der Verarbeitung und Nutzung meiner Daten gemäß Einwilligungserklärung (bitte aufklappen für Details) einverstanden und akzeptiere die Nutzungsbedingungen. Weitere Informationen finde ich in unserer Datenschutzerklärung.

Aufklappen für Details zu Ihrer Einwilligung

(ID:43414178)