Magnetspannsysteme für den Werkzeugwechsel werden bei Horizontalmaschinen im Spritzguß bereits verbreitet eingesetzt, um die Rüstzeiten – unproduktive Maschinenstillstände – zu reduzieren. Doch die Anwendungsmöglichkeiten der Magnetspannsysteme wurden von EAS Europe weiterentwickelt und mittlerweile sind Lösungen sowohl für Horizontalmaschinen mit Drehmodulen in der Schließeinheit, als auch für Vertikalmaschinen mit Dreh- oder Schiebetischen erhältlich. Auf diesen befinden sich zwei Werkzeug-Unterteile.

In der Schließeinheit befindet sich der Werkzeugoberteil, das abwechselnd mit einer der Werkzeug-Unterteile kombiniert wird. Insgesamt besteht ein Werkzeugsatz aus drei „auf dem Rücken liegenden“ Werkzeugmodulen, die beim Werkzeugwechsel in dieser liegenden Position ein- und ausbaut werden müssen, ohne Hilfsmittel ein entsprechend aufwändiges Unterfangen.

Und mit der Formenanzahl wächst der Arbeits- und Zeitaufwand beim Einrichten oder Umrüsten der Produktion, besonders dann, wenn die Werkzeuge direkt mit Schrauben oder Spanneisen fixiert werden. Eine Automatisierung mit hydraulischen Spannelementen ist keine echte Alternative, da sie einen, im Verhältnis zur Tischoberfläche, relativ großen Eigenbedarf an Spannfläche haben und damit sowohl die flexible Belegung, als auch die möglichen Formengrößen einschränken. Die einzig effiziente Alternative zur konventionellen Formenfixierung ist die Magnetspannung. Da keine zusätzlichen Spannmittel erforderlich sind, bleiben die Freiräume zwischen den Formen frei und stehen für Medienverbindungen, wie Kühlschläuche oder Elektrokabel zur Verfügung.

Für alle Rund- und Schiebetischmaschinen lieferbar

Für Spritzgießmaschinen mit bis zu 4000 kN (400 T) Schließkraft und Anwendungstemperaturen bis 150°C ist die Baureihe Pressmag SP im Programm. Kennzeichen ist der modulare Aufbau mit 47 x 47 mm Magnetpol-Paaren (Plus- und Minus-Pol nebeneinander), die mit je einer Elektromagnetspule kombiniert und in Vertiefungen in einer Grundplatte eingelassen sind. Dort sind sie mit Edelstahlplatten abgedeckt und so vor Beschädigungen geschützt. Die konkrete Haftkraft errechnet sich aus der Anzahl der vollständig überdeckten Polpaare, von denen jedes eine Haftkraft von 2,2 kN entwickelt. Charakteristisch für die 47 mm Quadratpol-Elemente ist, dass der Magnetfluss in einem relativ eng begrenzten Nahfeld wirkt und so eine gute Spannwirkung mit den relativ dünnen Basisplatten kleiner und mittlerer Werkzeuge aufbauen kann, denn Magnetflusslinien wirken nur sehr schwach über Plattengrenzen hinweg. Gleichzeitig bauen die Magnetelemente (Magnet + Umpolspule) relativ niedrig, sodass die Einbautiefe in der Basisplatte entsprechend gering sein kann und deren notwendige Dicke mit lediglich 38 mm definiert. Somit kann in den allermeisten Fällen auf eine Spezifikationsänderung der Maschine zur Vergrößerung der Einbauhöhe,
das heißt eine Rahmen- beziehungsweise Holmverlängerung, verzichtet werden.

Für die Anwendung in Vertikalmaschinen sind in den Basisplatten zusätzlich je zwei, mittels schlauchartigen Pneumatikhebern anhebbare Rollenbahnen eingelassen, auf denen die Werkzeuge an ihre Einbaupositionen eingeschoben werden können – und umgekehrt, ein Vorgang, der angesichts der geringen Entfernungen nur in Sekunden gemessen werden kann. Die schnelle Manipulation wird unterstützt von Führungsleisten und einer Endpositionsfixierung.

Sicherheit groß geschrieben

Die Systeme sind konstruiert und ausgelegt, um das theoretische Maximalgewicht eines Spritzgießwerkzeugs einer bestimmten Maschinengröße zu halten und zusätzlich die angegebene Öffnungskraft der jeweiligen Spritzgießmaschinen inklusive einer Sicherheitszugabe übertragen zu können. Dies gilt natürlich nicht nur für Horizontal- sondern natürlich auch für Vertikalmaschinen. Zusätzlich zur großzügigen Auslegung der Haltekraft wird die Funktion des Systems durch Sensoren überwacht. Überwacht wird, ob permanent Kontakt zwischen dem Spritzgießwerkzeug und der Magnetplatte besteht, ob der magnetische Fluss innerhalb der festgesetzten Toleranzen liegt – um auszuschließen, dass ein nicht magnetisches Material für die Platten verwendet wird -, eine mögliche Veränderung des magnetischen Flusses während der Produktion – für den Fall, dass ein Luftspalt auftritt – und die Betriebstemperatur. Die Sensoren sind über Schnittstellen mit der Spritzgießmaschine verbunden. Wenn einer der überwachten Parameter den Toleranzbereich überschreitet, wird der Maschinenzyklus gestoppt.

Werkzeugwechselsystem umfasst auch die Logistik außerhalb der Maschine

Zur schnellen Werkzeugmanipulation in der Maschine gehört auch eine adequate Logistiklösung außerhalb der Maschine. Dazu wurde ein spezielles Handwagensystem entwickelt, dessen Verschiebeplattform auf das Niveau der Spritzgießmaschine abgestimmt ist. Jeder Wagen ist mit zwei Lagerplätzen für einen Formensatz – ein Gesamt-Werkzeug und ein zusätzlicher Unterteil – ausgerüstet und für die manuelle Bedienung, sowohl beim Werkzeug-, als auch beim eigentlichen Wagenverschub, ausgelegt. Ebenfalls manuell erfolgt das Andocken des Wagens an der Maschine. Pro Formensatz ist ein Wagen vorgesehen, wodurch ein Wagen zugleich die Funktion des Werkzeuglagers übernimmt.


Technik im Detail

Magnetspannsysteme

Die Hilfsmittel zum Werkzeugwechsel bestehen aus Permanentmagnet-Segmenten in Kombination mit Elektromagneten, die als Schaltelemente eingesetzt werden, um die Kraft der Permanentmagneten für den Werkzeugwechsel zu neutralisiert. Die Magnetelemente sind in Stahlplatten integriert, die auf die Maschinenplatten montiert werden. Sämtliche Varianten von Spritzgießformen, ob es sich um kleine oder tonnenschwere handelt, ob mit rechteckiger, runder oder individuell geformter Kontaktfläche, können einfach, schnell und ohne zusätzliche Spannmittel fixiert werden. Magnetspannsysteme sind für die gesamte Typenpalette von der Klein-Spritzgießmaschine mit 400 kN Schließkraft bis zur Großmaschinen mit 40.000 kN verfügbar.

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Über den Autor

Reinhard Bauer ist freier Technik- Journalist. office@technokomm.at