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Werkstücke sicher gespanntSicherer Halt mit Alu-Blocksaugern

Schmalz Talsee_Blocksauger

Talsee, eine Manufaktur in Hochdorf in der Schweiz, ist bekannt für individuell gestaltete Badausstattungen wie Badmöbel, Spiegelschränke oder Badewannen. Zur Bearbeitung des anspruchsvollen Werkstoffs Corian setzt Talsee auf Aluminium-Blocksauger von Schmalz, die dafür sorgen, dass das Material beim Fräsen und Sägen sicher gespannt ist.

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SicherheitsventileProduktivitäts- und Qualitätssprung

Flexible Fertigung mit hoher Maschinennutzung

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Automatisierung ist der Königsweg, um den Nutzungsgrad von Maschinen zu erhöhen und mit gleichbleibend hoher Qualität zu fertigen. Mit der Automatisierung der Ventilgehäusefertigung bei Leser in Hohenwestedt wurden weitere Rationalisierungslösungen erarbeitet. Die automatische Werkstückversorgung von Horizontal-Bearbeitungszentren übernimmt jetzt ein Flexibles Fertigungssystem des finnischen Unternehmens Fastems.

Sicherheitsventile schützen Anlagen, Apparate und Rohrleitungssysteme vor unzulässigen Überdrücken. Sie sind das letzte Glied in der Sicherheitskette und verhindern Explosionen. Deshalb müssen sie unter allen Umständen fehlerfrei funktionieren. „Die Firma Leser“, erläutert ihr Geschäftsführer Joachim Klaus, „zählt heute zu den weltweit führenden Herstellern von Sicherheitsventilen. Unsere Produktpalette umfasst sieben Baureihen mit 38 Ventiltypen. Eine Vielfalt von Werkstoffen und Ventilgrößen in den Nennweitenbereichen von DN 10 bis DN 400 sowie von einem halben bis 16 Zoll bietet sichere Lösungen für alle industriellen Anwendungen. Die jährliche Produktion liegt derzeit bei 85.000 Sicherheitsventilen und wächst beständig. Wir erwarten insbesondere für die größeren Ventile im Nennweitenbereich von DN 150 bis DN 200 Zuwächse.“ „Zu dieser Prognose“, ergänzt Kai-Uwe Weiß, Leiter der Produktionsplanung, „gesellte sich vor gut zwei Jahren die Notwendigkeit einer Ersatzinvestition von zwei älteren Bearbeitungszentren. Deshalb wurde der Beschluss gefasst, die Ventilgehäuse-Bearbeitung für die Sicherheitsventile so zu rationalisieren, dass sich die Fertigungskapazität erhöht.“

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Anforderungen

„Wie bei allen Automatisierungsvorhaben“, bekennt Geschäftsführer Klaus, „haben auch wir uns gefragt, wie wir die Fertigungsaufträge der Losgröße eins in den automatisierten Fertigungsprozess integrieren können. Weil wir unsere Sicherheitsventile auftragsbezogen montieren, sind wir immer wieder mit der Losgröße eins konfrontiert. Mit dem Konstruktionsbaukasten unserer Sicherheitsventile können wir dieses Problem zwar etwas abmildern, aber nicht generell umgehen. So bemühen wir uns, modular zu verwendende Kleinteile aus dem Standardbereich über den aktuellen Bedarf hinaus zu fertigen. Dazu spannen wir mehrere Kleinteile auf eine Vorrichtung, die wiederum auf eine Maschinenpalette aufgespannt ist.“ Als weitere Forderung sollten zwei Bearbeitungszentren mit einer horizontalen Spindel installiert werden, die Teile in einer, maximal zwei Aufspannungen bearbeiten können. Die Erfüllung dieser Forderung brachte erhebliche Rationalisierungs-Ergebnisse.

Rationalisierung

Planungsleiter Weiß: „Um die Rüstaufwendungen zu reduzieren, strebten wir bei `Hochläufern´ grundsätzlich Mehrfachspannungen an. Bei auftragsbezogenen Fertigungsteilen (Losgröße eins) kommen künftig modulare Konzepte zum Einsatz. Bezüglich der Bauteilfixierung fanden wir die Lösung in einem hydraulischen Kettenspannsystem.“

Dessen Vorzüge beschreibt der Automateneinrichter Matthias Hoffmann. „Alle Maschinenpaletten des Flexiblen Fertigungssystems werden in den beiden Rüststationen be- und entladen. Sie tragen entweder Spannsysteme für Kleinteile oder hydraulisch arbeitende Kettenspannsysteme für die Bearbeitung der Ventilgehäuse. Nachdem ein Ventilgehäuse mit der Kettenzuganlage auf die hydraulische Kettenspannvorrichtung platziert wurde, verbinde ich die Kettenspannvorrichtung mit dem Hydraulikaggregat und brauche dann nur noch auf den Auslöser zu drücken. Bei dieser Spannart verteilt sich die Spannkraft gleichmäßig über das ganze Werkstück. Für das manuelle Aufspannen braucht man etwa drei bis vier Minuten, fürs hydraulische Spannen höchstens 30 Sekunden. Darüber hinaus können bei dieser Spannart die Werkzeuge ungehindert an die zu bearbeitenden Werkstückflächen herankommen.“

„Die gewählten Bearbeitungszentren DBF 630 von Dörries Scharmann“, erläutert der Leiter der Produktionsplanung Kai-Uwe Weiß, „haben einen fest eingebauten Planschieber, mit dem Drehbearbeitungen in einem Verfahrbereich von plus/minus 35 Millimeter ausgeführt werden können. Hier fallen schon einmal die vorher notwendigen Aufspannungen für die Bearbeitung an der Drehmaschine weg. Das war einer der Punkte, warum sich die Automatisierung mit einem Flexiblen Fertigungssystem überhaupt lohnte. Darüber hinaus sichern automatisierte Fertigungsprozesse eine hohe Bearbeitungsqualität.

Wir beauftragten Dörries Scharmann als Generalunternehmer. Diese Firma bezog das finnische Unternehmen Fastems ein, das mit seinem Flexiblen Fertigungssystem die Grundlage zur vollautomatischen Arbeit der beiden Bearbeitungszentren legte.“

Werkstückhandling

„Unser Ziel, mindestens in einer von drei Schichten personallos zu fertigen, lässt sich nur mit einer automatisierten Werkstückzu- und -abführung realisieren,“ bekundet Kai-Uwe Weiß. „Die Flexiblen Fertigungssysteme ermöglichen, Bearbeitungszentren automatisch zu betreiben. Sie bringen ihre Anwender dem Ziel ein Stück näher, die in einem Jahr theoretisch zur Verfügung stehenden 8.760 Stunden produktiv zu nutzen. Für den Einsatz einer Lösung von Fastems sprach nicht nur die Empfehlung von Dörries Scharmann, sondern auch die vielen zuverlässigen Systeme, mit denen die Finnen Bearbeitungszentren zahlreicher Werkzeugmaschinenhersteller automatisierten. Darüber hinaus entschieden wir uns für diese Firma, weil ihre Systeme modular aufgebaut sind und sich flexibel an die Kapazitätsentwicklung der Fertigung anpassen lassen. So haben wir das installierte System zunächst eng an unsere derzeitige Fertigungsorganisation angelehnt.“

Beide Bearbeitungszentren werden auch in den bemannten Schichten von nur einem Mitarbeiter bedient. Unter Berücksichtigung der unterschiedlichen Palettenlaufzeiten im Bereich von etwa drei bis 60 Minuten“, erläutert Weiß, „wählten wir ein Flexibles Fertigungssystem, das 48 Stellplätze für Maschinenpaletten bietet.“

„Es handelt sich dabei“, erläutert Klaus Maurmaier, Fastems-Verkaufsleiter Deutschland, „um ein entsprechend ausgelegtes, kompaktes MLS-MD-(Multi-Level-)System der mittleren Lastenklasse bis 1,5 Tonnen. Es besteht aus einem modularen Industrieregal mit mehreren Ebenen, aus zwei Rüstplätzen, die beide mit einem Drehtisch ausgestattet sind, sowie aus einem automatischen Regalbediengerät (RBG). Es bedient Regale, die maximal 20 Meter hoch und bis zu 150 Meter lang sind.“

„Entsprechend der übergebenen Fertigungsaufträge“, so Kai-Uwe Weiß, „spannen wir die Rohteile auf die Spannvorrichtungen auf, die von den Maschinenpaletten getragen werden. Schnittstellen nach außen sind zwei Rüstplätze im Flexiblen Fertigungssystem. Am Rüstplatz eins steht ein Kleinkranbahnsystem mit Elektrokettenzug zur Verfügung. Am zweiten Rüstplatz trägt ein Schwenkkran den Kettenzug. Wenn das Rohteil auf der Maschinenpalette aufgespannt ist, holt das Regalbediengerät die Maschinenpalette vom Rüstplatz ab und legt sie ins Regal.“ Vom Regalfach holt sich das Regalbediengerät die entsprechend bestückte Maschinenpalette und übergibt sie dem vorbestimmten Bearbeitungszentrum. Nach der Bearbeitung holt das RBG die Palette wieder ab, bringt sie zum Abrüsten zu einem Rüstplatz oder lagert sie bis zum Abruf wieder ins Regal ein.“

Werkzeugbruch

„Wir bearbeiten Gussteile“, erläutert Geschäftsführer Weiß und erklärt die Besonderheiten dieser Rohteile: „Sie sind nicht immer homogen. Das heißt, man muss auch in der personallosen Nachtschicht mit einem Werkzeugbruch rechnen.“ Wenn so etwas passiert, erkennt die Maschine den Werkzeugbruch und meldet es der Steuerung des Systems. Diese steuert so, dass die Palette aus der Maschine herausgefahren, mit roter Farbe gekennzeichnet und im Regal abgelegt wird. Dann bringt das RBG die nächste Palette zum Bearbeitungszentrum. Davor prüft die FFS-Steuerung, ob für die Bearbeitung des aufgespannten Werkstücks alle Werkzeuge vorhanden sind. Bei bruchgefährdeten Werkzeugen befinden sich in der Regel Schwesterwerkzeuge im Werkzeugspeicher. Falls nicht, wird eine weitere Palette gesucht. Auf diese Weise kann die Warteschlage abgearbeitet werden, sofern die notwendigen Werkzeuge mit der entsprechend langen Restnutzungsdauer vorhanden sind.

„Auch aus heutiger Sicht,“ bekundet Geschäftsführer Joachim Klaus, „haben wir kurz vor Weihnachten im Jahre 2005 die richtige Entscheidung zur Gestaltung der komplexen Rationalisierungsaufgabe getroffen. Im September 2006 wurde das Fastems-System installiert. Bereits im November wurden die Bearbeitungszentren an das Flexible Fertigungssystem angedockt. Genauso schnell erfolgte die steuerungstechnische Anbindung der Maschinen an das Fastems-System. Und die Bewährungsprobe kam sofort: Mit der Inbetriebnahme des automatischen Fertigungssystem erhielten wir einen umfangreichen Auftrag, der schnell zu erfüllen war.“ Peter Springfeld

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