Was ist ein pneumatisches Spannsystem?
Spannsysteme dienen zum Spannen, Halten und Positionieren von Werkstücken. Sie können ihren Dienst auf unterschiedliche Weise leisten: Entweder funktionieren sie manuell, elektrisch oder auf pneumatische Weise, also unter dem Einsatz von Druckluft. Solche pneumatischen Spannsysteme ähneln in Aufbau und Abmessungen manuellen Spannern. Sie verfügen aber neben dem Spannelement, das das Werkstück festhält, in der Regel zusätzlich über einen druckluftbetriebenen Zylinder, der das Spannelement in die gewünschte Position bringt. Sobald das Werkstück sicher und fixiert ist, wird die Druckluft abgelassen.
Vorteile und Einsatzgebiete pneumatischer Spannsysteme
Pneumatische Spanner entlasten den Anwender aufgrund des verminderten Krafteinsatzes. Ihre Verwendung führt zudem zu relevanten Zeit- und Kostenersparnissen. Gleichzeitig profitiert die Arbeitssicherheit im Vergleich zum manuellen Spannen. Durch ihre kompakte Bauweise benötigen Pneumatikspanner zudem vergleichsweise wenig Platz.
Vor allem bei häufigen Spannvorgängen sind Pneumatikspanner hilfreich. Sie reduzieren Rüstzeiten bei häufigen Wechseln von Platten, Werkzeugen und Vorrichtungen. Druckluftbetriebene Spanner werden daher vielseitig in der modernen Fertigungstechnik eingesetzt, beispielsweise im Maschinen- und Vorrichtungsbau, in der Metallverarbeitung und der Automobilindustrie, um Arbeitsprozesse zu automatisieren. Auch unter anspruchsvollen Einsatzbedingungen wie in der Halbleiterfertigung, in der Lebensmittelverarbeitung oder in pharmazeutischen und kosmetischen Produktionsumgebungen haben sich solche Spannsysteme bewährt.
Verschiedene Arten pneumatischer Spannsysteme
Pneumatikspanner unterscheiden sich hinsichtlich ihrer Bauart und der Kinematik. Sie lassen sich in drei gängige Arten einteilen: pneumatisch betriebene Schnellspanner, Kraftspanner und Schwenkspanner.
- Schnellspanner: Sie ähneln manuellen Schnellspannern und funktionieren nach dem Kniehebelprinzip. Der Pneumatikzylinder treibt den Spannarm also mittels einer Kniehebelmechanik an. Der Spanner verharrt dank Sicherheitsfunktionen auch bei Druckluftausfall in der geschlossenen Position, sodass das Werkstück in der Arbeitsstellung verbleibt. Mit Sensoren und einem Magneten versehene Schnellspanner ermöglichen zudem eine Endlagenabfrage: Der Programmstart wird erst freigegeben, wenn sämtliche Sensoren melden, dass die Anschlagzylinder wieder eingefahren sind und somit eine Kollision mit dem Fräs- oder anderen Werkzeug ausgeschlossen werden kann.
- Kraftspanner: Sie zeichnen sich durch hohe Spannkräfte aus und können sowohl bei besonders kleinen Baugrößen als auch bei schweren und unregelmäßig geformten Werkstücken eingesetzt werden, bei denen eine starke und zuverlässige Fixierung erforderlich ist. Auch hier bleibt die Spannkraft bei Druckluftausfall erhalten. Kraftspanner sind in der Regel für eine Endlagenabfrage per Sensor vorgerüstet.
- Schwenkspanner: Diese Variante kommt zum Einsatz, wenn die Spannpunkte zum Zweck des Be- und Entladens frei zugänglich sein müssen. Pneumatische Schwenkspanner sorgen durch schnelle Schwenk-Spann-Bewegungen für gesteigerte Produktivität. Bei einem Spannvorgang erfolgt zuerst eine Bewegung im 90-Grad-Winkel nach unten, anschließend folgt der Spannhub zur Werkstückspannung. Schwenkspanner werden mit kubischen oder zylindrischen Gehäusen ausgestattet und kommen häufig in Schweiß- und Montageabläufen zum Einsatz. Dank der Blockbauweise sind sie universell montierbar, die Spannkräfte sind aber vergleichsweise gering. Eine Unterart sind Hebelspanner, die durch ihre Hebelmechanik höhere Spannkräfte als Schwenkspanner erreichen.
- Sollten die gängigen Standardprodukte für den speziellen Bedarf nicht ausreichen, sind viele Anbieter auch in der Lage, anwendungsspezifische Vorgaben, Wünsche und Modifizierungen individuell umzusetzen.
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Pneumatische Spannsysteme: Digitalisierung und KI
Die Digitalisierung und der Einsatz von Künstlicher Intelligenz (KI) verändern auch die Funktionsweise pneumatischer Spannsysteme. So wird in einigen Fertigungslinien der Automobilindustrie bereits eine Software mit KI eingesetzt, die hilft, teure Ausfälle zu minimieren. Die Lösung stellt automatisch fest, ob die Spanner noch richtig funktionieren, und erkennt Auffälligkeiten frühzeitig, sodass die Spanner im Sinne einer vorausschauenden Wartung getauscht werden können. Die Software analysiert die verfügbaren Sensordaten der Ventile und der Endlagen der Antriebe.
Generell wirkt sich die Digitalisierung der Spanntechnik dahingehend aus, dass die reine Pneumatik oder andere gängige Technologien zusehends von einer Kombination aus Mechanik, Elektronik und Software ersetzt werden. Sensoren jeglicher Art gewinnen an Bedeutung, sodass überwachbare Spannmittel, die entsprechende Signale weiterleiten können, mutmaßlich zum Standard werden.
