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Zentren für die flexible Fertigung von Spannsystemen

Qualitätsarbeit durch Automatisierung und Mitarbeiterqualifikation
Zentren für die flexible Fertigung von Spannsystemen

Um die Fertigungskosten bei einer hohen Flexibilität und Teilegenauigkeit zu reduzieren, installierte die Allmatic-Jakob Spannsysteme GmbH im Mai 2009 ein Flexibles Fertigungssystem. Dort werden zwei StarragHeckert-Bearbeitungszentren HEC 500 aus der Athletic-Baureihe von einem Liebherr-Palettenhandhabungssystem gesteuert sowie mit aufgespannten Teilen ver- und entsorgt.

Autor: Peter Springfeld

„Die Fertigungsaufträge“, erläutert Produktionsleiter Herbert Mayr, „generieren sich aus einem Mix von einer auf Erfahrung basierenden Wochenplanung und konkreten Bestellungen, die sowohl kurzfristiger Natur sind oder Sonderwünsche sein können. Wichtig war uns, den Vorrat im Fertiglager deutlich zu reduzieren. Genauso wichtig ist es uns, bei einer angemessenen Vorproduktion stets lieferbereit zu sein. Wenn unser Außendienst oder unsere Händler eine konkrete Anzahl von bestimmten Spannsystemen ordern, sind wir in der Lage, die Fertigung sofort darauf auszurichten.“
Effiziente Fertigungsorganisation
Nehmen wir zur Erläuterung folgenden Fall an: Es wird ein Spannsystem bestellt, bei dem Sonderwünsche zu realisieren sind. „Da unsere Spannsysteme“, schildert Mayr, „modular aufgebaut sind, wird zunächst ermittelt, welche Teile aus dem Standardprogramm eingesetzt werden können und welche Teile in der Konstruktion neu zu gestalten sind. Für die neu konstruierten Teile werden dann Werkstoffe, Abmaße, Belastungsangaben und vieles andere mehr vorgegeben. Die 3D-Daten der fertigen Konstruktion holt sich nun die Fertigungsvorbereitung auf den Bildschirm.“
„Im Leitrechner“, erläutert Mayr weiter, „sind alle Fertigungsprogramme für beide Bearbeitungszentren gespeichert. Der Leitrechner weiß auch, auf welcher Maschinenpalette welche zu bearbeitenden Teile aufgespannt sind. Diese Informationen teilen die Maschinenbediener dem Leitrechner über das Bedientableau mit, das in der Mitte von beiden Rüstplätzen angeordnet ist. Die zu bearbeitenden Rohteile holen sich die Maschinenbediener aus dem Lager, das nur wenige Meter vom Flexiblen Fertigungssystem entfernt ist. Über die beiden Rüstplätze, auf denen die Teile auf die Maschinenpaletten gespannt, umgespannt oder entladen werden, stellen die Maschinenbediener dem Flexiblen Fertigungssystem die zu bearbeitenden Teile bereit. Das Umspannen ist notwendig, weil die Teile in aller Regel in zwei Aufspannungen gefertigt werden.“
Im Palettenhandhabungssystem PHS-1500-L der Firma Liebherr sind auf vier Regalzeilen insgesamt 56 Palettenstellplätze vorhanden. Ein Regalfahrzeug übernimmt die automatische Handhabung der Maschinenpaletten innerhalb des Automatisierungssystems. Es ver- und entsorgt die beiden Starrag-Heckert-Bearbeitungszentren HEC 500 Athletic mit den auf Maschinenpaletten aufgespannten Teilen. Das heißt, das Regalfahrzeug übernimmt die Paletten von den Rüstplätzen und lagert sie in das Regal ein. Entsprechend der Prioritätenliste übergibt das Regalbediengerät die Paletten vom Lager an die jeweilige Maschine. „Bevor der Leitrechner eine Palette zu einem der beiden Bearbeitungszentren schickt“, erläutert Mayr, „überprüft er, ob im Turmmagazin des betreffenden Bearbeitungszentrums alle notwendigen Werkzeuge mit entsprechender Standzeit vorhanden sind. Wenn ja, schickt es die Palette in die Maschine und sendet gleichzeitig das zugehörige Bearbeitungsprogramm an die Maschinensteuerung. Falls Werkzeuge fehlen, wird automatisch ein optisches Signal aktiviert und die entsprechenden Werkzeuge auf dem Display des Turmmagazins angezeigt. In diesem Fall erhält eine andere Palette den Vorrang. Wichtig ist, dass die Maschine eine maximale Werkzeugeingriffszeit realisiert und kontinuierlich produziert. Deshalb lassen sich die Werkzeuge hauptzeitparallel ins Turmmagazin ein- und ausschleusen.“
Ist der Auftrag abgearbeitet, wird das Bearbeitungsprogramm in der Maschinensteuerung gelöscht. „Auf diese Weise“, betont Mayr, „kann ein neuer Auftrag, in dem möglicherweise Verbesserungen eingearbeitet wurden, nicht nach einem alten Bearbeitungsprogramm bearbeitet werden.“
Zielführende Investitionsvorbereitung
„Nachdem wir bereits seit 13 Jahren gute Erfahrungen in der Schwerzerspanung mit zwei Heckert-Bearbeitungszentren CWK 500 gemacht haben und die hohe Qualifikation sowie die engagierte Einsatzbereitschaft der Chemnitzer Fachleute schätzen lernen konnten“, hebt Mayr hervor, „stand für uns ziemlich schnell fest, dass wir für unser Flexibles Fertigungssystem zwei StarragHeckert-Bearbeitungszentren einsetzen. Unser Entschluss wurde zudem unterstützt, dass Starrag-Heckert im etwa zehn Kilometer entfernten Obergünzburg eine Service-Station betreibt. Auch Liebherr ist nur 20 Autominuten von uns entfernt. Wir haben uns“, so Mayr weiter, „für das PHS 1500-L-System entschieden, weil Liebherr seine Palettenhandhabungssysteme als offene Systeme anbietet. Für die Auswahl der beiden Starrag-Heckert-Bearbeitungszentren HEC 500 aus der Athletic-Baureihe“, resümiert Mayr, „sprach zunächst der zu unserem Produktionsprogramm genau passende Arbeitsraum, selbstverständlich auch die Leistung sowie der stabile Aufbau und die Fertigungsgenauigkeit.“
Ohne nähere Einzelheiten zur Maschinentechnik zu kennen, vermittelt bereits der erste Blick in die Maschinenhalle beeindruckende Sauberkeit. In diesem Umfeld muss einfach Qualität gefertigt werden, denn Sauberkeit ist stets ein Indikator, wie sich die Mitarbeiter an ihrem Arbeitsplatz fühlen, letztendlich auch, wie sie mit der Technik umgehen, wie sie die Maschinen pflegen.
Beeindruckende Rationalisierungsleistung
Nachdem zunächst das Liebherr-Palettenhandhabungssystem installiert wurde, begann im April 2009 die Montage der beiden Starrag-Heckert-Bearbeitungszentren HEC 500 Athletic. „Wie vertraglich vereinbart“, hebt Mayr hervor, „konnten wir fünf Wochen später mit der Fertigung beginnen. Schnittstellenprobleme gab es nicht. Erstens übernahm Starrag-Heckert in Chemnitz die Funktion eines Generalunternehmers und lieferte sowohl die Bearbeitungszentren als auch das Liebherr-Palettenhandhabungssystem aus einer Hand. Zweitens waren während der kompletten Montage- und Inbetriebnahmezeit versierte Fachleute vom Chemnitzer Unternehmen vor Ort. Sie standen uns jederzeit mit Rat und Tat zur Seite. Unsere Maschinenbediener wurden in Chemnitz geschult. Obwohl das Flexible Fertigungssystem vollautomatisch arbeitet, realisieren wir eine hochflexible Auftragsbearbeitung. So können wir unseren Kunden kurze Lieferzeiten für die unterschiedlichen Spannsysteme bieten.“
„Die produktive Qualitätsfertigung der beiden Starrag-Heckert-Bearbeitungszentren ermöglicht es uns“, fügt Mayr hinzu, „alle Hauptteile im eigenen Hause herzustellen. In unserer Dreherei fertigen wir die Spindel, und ab dem dritten Quartal 2010 werden wir nach entsprechender Vorbereitung auch die Spindelmutter als eines der qualitätsbestimmenden Herzstücke in unseren Spannsystemen auf den beiden Starrag-Heckert-Bearbeitungszentren bearbeiten. Insgesamt gehen wir dann von einer Fertigungstiefe von etwa 90 Prozent aus.“
„Die Rationalisierungsergebnisse“, resümiert Mayr, „zeigen sich in vielfältiger Form. Die hohe Produktivität des Flexiblen Fertigungssystems gründet sich primär auf die hohen Zerspanleistungen der beiden Starrag-Heckert-Bearbeitungszentren, auf die Möglichkeit, hauptzeitparallel zu rüsten sowie auf die Möglichkeit, auch die Werkzeuge in den Turmmagazinen hauptzeitparallel ein- und auszuwechseln. Für das hauptzeitparallele Rüsten steht eine Vielzahl von Allmatic-Spanntürmen zur Verfügung, so dass sich ein großer Teilevorrat ins Liebherr-Lager einbringen lässt. Der große Teilevorrat im Lagerregal sowie die hohe Speicherkapazität von 320 Werkzeugen im Turmmagazin sind weitere Voraussetzungen, damit das Flexible Fertigungssystem auf weiten Strecken ohne manuelle Eingriffe arbeiten kann. Mit Hilfe des in den Werkzeugtürmen aufbewahrten Renishaw-Messtasters, lassen sich die zugeführten Werkstücke automatisch vermessen. Auf diese Weise können automatisierte Qualitätskontrollen in den Fertigungsprozess integriert werden. Das bedeutet, das Flexible Fertigungssystem ist in der Lage, bedienerlose Schichten zu fahren, mit dem Ziel, gerade an Wochenenden mannlos zu produzieren.“
Mit maximalen Positionierunsicherheiten von nur ≤ 7 µm sind die beiden StarragHeckert-Bearbeitungszentren HEC 500 Athletic in der Lage, Bearbeitungen im IT-5-Bereich auszuführen. „Diese Genauigkeitsbearbeitung ermöglicht es uns“, betont Mayr zum Schluss, „künftig bei einer ganzen Reihe von Teilen das Schleifaufmaß zu reduzieren.“
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