Meer machine-uren met verwisselbare opspanning

Om meer spiluren te behalen bij series die steeds kleiner worden, investeren veel metaalbewerkers in een vorm van automatisering. Een geautomatiseerde bewerkingscel wordt pas echt productief wanneer de juiste spanmiddelen worden gebruikt. Peter Boot, directeur van BIS Specials uit Hengelo (Gld), ziet de vraag naar efficiënte spanmiddelen mede door automatisering toenemen.

“Door de vraag naar meer productiviteit bij de bewerking van complexe onderdelen met hogere nauwkeurigheden, onderzoeken steeds meer bedrijven mogelijkheden om efficiënter te produceren. In de meeste gevallen kiezen ze dan voor een automatiseringsoplossing in de vorm van een robot. Vaak wordt er dan niet gekeken naar andere oplossingen die al veel voordelen kunnen bieden, zoals een efficiënte opspanning”, vertelt Boot. Volgens Boot automatiseren sommige bedrijven om het automatiseren. Zo is het volgens hem bijvoorbeeld helemaal niet interessant om een CNC-draaimachine te robotiseren.  Je kan alleen materiaal aanvoeren met dezelfde diameter. Een stangenlader is dan veel efficiënter. Ook zie je vaak dat een robot wordt gebruikt om het werkstuk om te draaien in de klauw, zodat ook de andere kant van het stuk bewerkt kan worden. In de tussentijd staat de spil stil en dat wil je juist voorkomen. In sommige gevallen kan de juiste opspanning dan ook voor veel productiviteitswinst zorgen.” Zo noemt Boot bijvoorbeeld een overnamespil en het inwendig spannen als een mogelijkheid die nog niet veel gebruikt wordt. Met inwendig spannen met behulp van een doorn, kan het werkstuk aan vijf zijden bewerkt worden, zelfs deels aan de zesde zijde. Uiteraard moet het werkstuk zich ervoor lenen om inwendig opgespannen te worden, maar als het mogelijk is, dan kan met deze spanmethode veel stilstandtijd worden voorkomen. Daarnaast heeft inwendig spannen als voordeel dat spanen niet vastslaan om de klauwplaat en is de bereikbaarheid van het gereedschap tot het werkstuk veel beter. Boot is zelfs van mening dat alles wat je inwendig kunt opspannen dit ook altijd moet doen, omdat het de meest stabiele en veilige manier van opspannen is. Het enige nadeel is dat er veel doorns nodig zijn en het daardoor te duur kan worden.

BIS levert spansystemen van Hainbuch, Regofix en Schlenker. De verschillende systemen vullen elkaar aan, waardoor BIS Specials altijd met een geschikte oplossing voor een vraagstuk kan komen. Ook specials worden door BIS Specials ontworpen en gemaakt. Kan BIS Specials niet terecht bij een van de leveranciers, dan ontwerpen zij zelf een oplossing, die ze bij een van hun klanten laten maken.

Robot pas interessant bij klauw- of spantangwissel

Boot: “Uiteraard kan een robot bij een draaibank best interessant zijn, mits er automatisch een spantangwissel kan plaatsvinden en er verschillende diameters bewerkt kunnen gaan worden. Tot voor kort waren er voor klauwplaatwissels nog geen geautomatiseerde oplossingen beschikbaar. Nu zie je dat een aantal producenten van robotcellen oplossingen hebben bedacht om spantangen en klauwplaten met de robot te wisselen.” Cellro bijvoorbeeld, heeft het Xcelerate automatiseringssysteem uitgebreid met Collet Exchange. De Collet Exchange, ontwikkeld voor machines met Hainbuch spantangsystemen, zoals draaibanken, laat de robot de spantang van de hoofdspil wisselen. Dit maakt het mogelijk om ook binnen het draaiproces meerdere series geautomatiseerd aaneen te schakelen en hoeft er niet langer iemand tussen de series door manueel de opspanning aan te passen. Dit maakt een groot verschil voor klein-serieproductie. Om deze automatische spantangwissel te realiseren kan de TOPlus van Hainbuch worden gebruikt. BIS Specials heeft in samenwerking met BMO en Cellro al systemen geleverd, die automatisch de spantang van een draaibank kunnen wisselen.

Handmatig en snel

“Zoals gezegd is automatisering niet altijd de beste keus. Bij de bewerking van grotere series met behulp van een stangenlader is het efficiënter om handmatig de klauwplaat te verwisselen. Met name bij Nederlandse klanten die vandaag niet weten wat ze morgen gaan maken, heeft Hainbuch een wisselsysteem ontwikkeld waarmee binnen vijf minuten de machine is omgesteld.” Boot doelt hiermee op het Centrotex snelwisselsysteem. Met dit systeem kunnen klauwplaten, spantanghouders en doorns binnen enkele minuten gewisseld worden. Dit gaat eenvoudig door slechts zes bouten los te draaien. Daarna kan dankzij een bajonetsluiting de unit worden ontgrendeld door deze een korte slag te draaien. Dankzij een inwendig nulpuntspansysteem hoeft er na het wisselen niet uitgeklokt te worden. Volgens Boot is het systeem binnen 3 micrometer nauwkeurig en zijn deze waardes behaald bij testen op machines van CMZ, DMG Mori, Okuma, Casaneuve en Mazak. “Het mooie van het Centrotex systeem is dat het compatible is met klauwplaten van derden. Zo kan er altijd een compleetoplossing aangeboden worden. En voor de gebruiker heeft het als voordeel dat de tijd die een operator kwijt is voor het wisselen van een klauwplaat – van 45 minuten tot een uur – wordt gereduceerd tot enkele minuten. Daardoor is een eenmalige investering over het algemeen binnen driekwartjaar terugverdiend.”

Specials voor juiste spankracht

“Veel toeleveranciers en jobshops bewerken verschillende materialen en werkstukken door elkaar. De ene keer is het een massief werkstuk en de andere keer een dunwandig werkstuk. Waar rekening mee gehouden moet worden is met hoeveel spankracht een werkstuk moet worden ingeklemd. Daarbij is spankracht aan de bovenkant vaak geen probleem, omdat vroeger alles zo vast mogelijk moest zitten. Met de dunwandige, complexe werkstukken van tegenwoordig is dat een ander verhaal en vaak is de machine dan de beperkende factor.” BIS bouwt in gevallen waarbij de machine niet de juiste spankracht kan leveren klantspecifieke specials. Zo heeft BIS bijvoorbeeld voor een klant die zeer dunwandige aluminium werkstukken bewerkt, een special gebouwd waarbij een veer tegendruk geeft op het spanmiddel. Daardoor kan er lichter gespannen worden, terwijl de druk van de machine gelijk blijft. Met deze oplossing is de uitval drastisch teruggebracht. “Het komt steeds meer voor dat we klantspecifieke producten leveren. Klanten komen vakereerst met een werkstuk bij ons, om te informeren wat de meest efficiënte manier is om deze in te spannen en gaan dan pas kijken welke machine daarbij past. Wij werken dan meestal samen met de verschillende machineleveranciers om tot de beste oplossing te komen.”

Slimme spanmiddelen

Het vergt veel tijd om specials te maken, die zijn afgestemd op een bepaald type werkstuk. Daarom ontwikkelt Hainbuch in het kader van Industrie 4.0 opspantechnologie uitgerust met sensoren. De sensoren genereren meetgegevens die procesbewaking mogelijk maken en de productiviteit kunnen verhogen. Een voorbeeld van een slimme spantanghouder is de TOPlus IQ. Hainbuch heeft in dit opspansysteem een sensor geïntegreerd, waarmee een permanente bewaking mogelijk is van de klemkracht. Daarnaast kan de sensor radiale krachten meten en de diameter van het werkstuk bewaken. Hierdoor kunnen procesparameters volledig worden gedocumenteerd tot op componentniveau. Via de contactloze gegevensoverdracht wordt de gemeten data direct naar de machinebesturing geleid en geëvalueerd. De besturing kan vervolgens aanpassingen doen, zoals de klemkracht verlagen of verhogen. Dit is handig wanneer bij grove bewerkingen meer spankracht nodig is dan bij nabewerkingen, waarbij het werkstuk zwakker kan zijn door het materiaal dat is weggenomen. Het is daarnaast mogelijk om met de sensor de temperatuur dichtbij het werkstuk te meten. Hierdoor wordt het ook nog eens mogelijk om bijvoorbeeld temperatuurcompensatie uit te voeren. “Op dit moment zijn onze klanten nog helemaal niet bezig met deze slimme spanmiddelen. Deze producten geven een kijkje in het proces en optimaliseren het bewerkingsproces automatisch, maar de mate waarin de optimalisatie voor winst zorgt is slechts marginaal. Dit soort investeringen zijn daarom moeilijk terug te verdienen. Ik verwacht daarom dat zelfs over vijf jaar er nog weinig vraag zal zijn naar dit soort opspanningen met sensoren”, aldus Boot.