Palettensystem ermöglicht rationelle ... - Alzmetall

ANWENDERBERICHT
Palettensystem ermöglicht
rationelle Komplettbearbeitung im
High-End-Fräszentrum
Bild 1
Transnormmotoren aller Art. Im
Wettbewerb kann sich das Unternehmen
vor allem mit Antriebslösungen
für besondere Einsatzbedingungen
differenzieren. Aus der
Vielzahl der Spezialausführungen
seien hier als Beispiel nur Unterwassermotoren
– z.B. für den
Einsatz am Meeresgrund – und
explosionsgeschützte, gasdichte
oder druckgekapselte Motoren
genannt, die in dem gewaltigen
Leistungsbereich von 0,5 kW bis
über 10 MW je Einheit angeboten
werden.
Viele, aber kaum gleiche Teile
Zur Herstellung von Elektromotoren in kundenspezifischer Ausführung
sind eine große Zahl verschiedener Fräs- und Drehteile mit sehr
geringem Wiederholfaktor zu fertigen. Dem führenden Hersteller
Ex-geschützter und druckgekapselter Motoren gelingt dies mit der
Effizienz einer Serienfertigung. Zwei High-End-Fräszentren spanen
rund um die Uhr Einzelstücke und Kleinstlose – hocheffizient und bei
minimalen Stillstandszeiten.
Die Loher GmbH hat sich auf die
Entwicklung und Herstellung kundenspezifischer
Antriebslösungen
spezialisiert. Dazu gehören neben
einer eigenen Umrichterfamilie
insbesondere Industrie- und
Weil Loher für eine Vielzahl
verschiedenster Applikationen
kundenspezifische Motoren
entwickelt und liefert, muss die
Fertigung ein extrem breites
Teilespektrum bewältigen. Sehr
viele dieser Teile werden je nach
Auftragseingang nur gelegentlich
oder in der jeweiligen Ausprägung
überhaupt nur ein einziges Mal
benötigt. Daher ist die effiziente
Herstellung von Dreh- und Frästeilen
mit geringem Wiederholfaktor
für den Motorenhersteller
erfolgsentscheidend.
Komplettbearbeitung
Loher hat deshalb 2007 in zwei
Bild 2:
Für die rationelle Fertigung sehr verschiedener
Teilen auch in kleinsten Losgrößen
setzt die Firma Loher in ihrer Motorenfertigung
zwei mit roboterbedienten Palettenpools
erweiterte 5-Achs-Fräszentren
GS1000 von Alzmetall ein. Hochpräzises
Zirkularfräsen ersetzt dabei die Drehbearbeitung,
erspart Umspannvorgänge und
ermöglicht so die Komplettbearbeitung
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High-End-Fräszentren der Firma
Alzmetall investiert. Die 5-Achs-
Maschinen vom Typ GS1000/5
zeichnen sich durch extreme
Steifigkeit der Mechanik und
der Antriebe aus, was eine sehr
hohe Dynamik, Präzision und
Wiederholgenauigkeit der Bearbeitung
ermöglicht. Sowohl hohe
Schnittgeschwindigkeiten und
Schwerbearbeitung als auch die
Bearbeitung freistehender filigraner
Strukturen, bei denen es auf
eine minimale Schwingungsanregung
im Werkstück ankommt,
sind mit der GS1000/5 möglich.
Mit arretierbarem Werkzeug und
endlos rotierender C-Achse
beherrschen die Fräszentren
ebenso die Drehbearbeitung.
Und für das Zirkularfräsen sind
sie Dank ihrer Präzision und
Dynamik geradezu prädestiniert
– insbesondere beim Einsatz
von CBN-Werkzeugen in der
schnelldrehenden Spindel, die
Schnittgeschwindigkeiten von
über 1.200 m/min ermöglicht.
Kurz: Die Alzmetall GS1000/5
weist die überragende Produktivität
und Vielseitigkeit auf, die
Loher für die Komplettbearbeitung
benötigt.
Solch eine High-End-Maschine
muss allerdings konsequent
ausgelastet werden, damit
ihre Produktivität nicht nur die
Fertigung des einzelnen Teils,
sondern die Prozesse der
Motorenfertigung insgesamt
beschleunigt – und ihren Invest
in absehbarer Zeit wieder einarbeitet.
be- und entlädt die Paletten mit
den aufgespannten Rohteilen
in „sein“ Fräszentrum, das mittels
Nullpunkt- Spannsystem im
Maschinentisch automatisch
gespannt wird. Da der Roboter
mit einem Wendekopf ausgestattet
ist, der auf der einen Seite die
einzulegende Palette bereithält
und auf der anderen Seite die entladene
Palette aufnimmt, liegen
die Werkstückwechselzeiten im
Bereich weniger Sekunden.
Während die Maschine Werkstücke
bearbeitet stellt der Roboter
dem Bediener am Rüstplatz
leere Paletten zum Bestücken zur
Verfügung und übergibt fertigoder
zwischenbearbeitete Teile
zur Entnahme bzw. zum Umspannen.
Kernstück Palettenverwaltung
in die CNC integriert
Um die potentiell hohe Produktivität
der von Robotern bestückten
Fräszentren wirklich auszunutzen,
ist eine Teileverwaltung für das
Palettensystem notwendig, die
den betrieblichen Anforderungen
bei Loher gerecht wird. Der Maschinenlieferant
Alzmetall beauftragte
deshalb die Firma Siemens
Roboterbedienter Palettenpool
Die beiden Fräszentren wurden
jeweils von Alzmetall mit einer
PowerCell-Roboter-Automatisierung
mit Palettenmanagementsystem
IE ausgerüstet.
Dieses System bietet auf 11
Palettenständern insgesamt 44
Palettenplätze für Werkstückträger.
Der Knick-Arm-Roboter
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Bild 3:
Durch clevere Verwaltung des 44 Plätze
fassenden Palettenpools liegen die
Werkstückwechselzeiten im Bereich
weniger Sekunden. Dabei werden auch
die zum Werkstück gehörigen Teileprogramme
geladen. Die Auslastung der
Maschine ist rund um die Uhr maximal
Bearbeitung eines Teils in mehreren
Umspannungen.
damit, ein maßgeschneidertes
Palettenverwaltungssystem nach
den Vorgaben des Motorenherstellers
zu entwickeln. Dazu
arbeiteten alle drei Parteien sehr
intensiv zusammen.
Die Palettenverwaltung läuft auf
der HMI-CPU der Werkzeugmaschinensteuerung,
einer Sinumerik
840D. Sie errechnet eine
Bearbeitungsreihenfolge der
im Palettenpool aufgespannten
Teile, die einerseits zu einer kontinuierlich
maximalen Auslastung
der Maschine führt und andererseits
dafür sorgt, dass der
Mitarbeiter am Rüstplatz weder
überflüssigen Leerlauf hat noch
in fehlerträchtige Hektik gerät,
um die Maschine zu beladen.
Bearbeitungsreihenfolge wird
laufend optimiert
Um besonders rasch benötigte
Teile zu priorisieren, kann der
Bediener in die von der Palettenverwaltung
vorgeschlagene Bearbeitungsreihenfolge
eingreifen
und ändern – worauf die Palettenverwaltung
für alle übrigen zur Bearbeitung
anstehenden Teile eine
neu optimierte Bearbeitungsreihenfolge
errechnet. Sie bewältigt
dabei zusätzlich zur Bearbeitung
je eines Teils in einem Arbeitsgang
auch die Aufspannung mehrerer
Teile auf einer Palette sowie die
Lädt zugehörige
Teileprogramme automatisch
In jedem Fall müssen neben den
Paletten bzw. den darauf aufgespannten
Teilen auch die Teileprogramme
in die Verwaltung einbezogen
werden. Hierfür kommt das
Modul zur Teileprogrammverwaltung
(DNC) aus dem Motion Control
Information System MCIS zum
Einsatz. Die von der Werkzeugmaschinensteuerung
angeforderten
Bewegungen realisiert die
Robotersteuerung dann autonom,
so dass die Palettenverwaltung
für verschiedene Robotertypen
eingesetzt werden kann.
Durch die Integration in die Werkzeugmaschinensteuerung
kann
die Palettenverwaltung bei Bedarf
auf Anweisungen im Teileprogramm
– z.B. zum Umspannen
des Werkstücks reagieren und
den Fluss von Werkstücken und
Teileprogrammen koordinieren.
Zudem braucht das Maschinenpersonal
keine zusätzlichen Eingabe-
oder Anzeigeeinrichtungen,
denn die Palettenverwaltung ist
direkt in die Bedienoberfläche der
CNC integriert. Für den Mitarbeiter
am Rüstplatz genügt ein Thin-
Bild 4:
Die Verwaltung des Palettenpools ist in
die CNC integriert. Am Rüstplatz dient
eine Thin-Client-Installation, die die
CNC-Bedienoberfläche der Maschine
spiegelt, dem Bediener für Eingaben und
Änderungen der automatisch optimierten
Bearbeitungsreihenfolge – sowie
der Überwachung und Bedienung der
Maschine
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Client-Terminal, das Bildschirmanzeigen
und Bedienelemente
der Steuertafel auch an seinem
Arbeitsplatz dupliziert.
Einfache Integration durch
Offenheit der CNC
Die Offenheit der Sinumerik-CNCs
zur Integration auch komplexer
kundenspezifischer Funktionalitäten
erweist sich damit einmal
mehr als sehr wertvoll. Zumal sie
den Entwicklern auch eine große
Flexibilität gibt: „Wir alle haben im
Verlauf des Projekts dazugelernt“,
gibt Ernst-Peter Weinmann, Leiter
des Profit Centers Industrial Motors
bei Loher, zu bedenken. „Da
blieb es nicht aus, dass auch noch
gegen Projektende Änderungen an
der Funktionalität der Palettenverwaltung
nötig wurden, die schon
mal über kleine Ergänzungen hinausgingen.
Hier hat sich Siemens
als sehr flexibler und engagierter
Partner gezeigt.“
Produktivitätsgewinn für die
ganze Motorenfertigung
Mit der in die CNC integrierten
Palettenverwaltung kann die hohe
Leistungsfähigkeit der Alzmetall-Maschine
voll ausgenutzt
werden. Im Dreischichtbetrieb
fertigt sie Motoranbauteile, Fettkammerdeckel,
Anschluss- und
Klemmenkastenteile, Lager- und
Flanschschilde und vieles andere
Bild 5: Head of preproduction Herbert Schneider: „Zwei Blicke sagen mir ob alles in
Ordnung ist. Erstens: Läuft der Wasserstrahl am Türfenster der Maschinen Zweitens:
Hat der Mann am Rüstplatz zu tun“ Die sinumerik-basierte Teileverwaltung des Palettenpools
optimiert beides: Maschinenausnutzung und Rüstzeiten
(Werkbilder: Marschner)
mehr. Und zwar in direkt montagefähiger
Komplettbearbeitung. „Die
Alzmetall-Fräszentren sind gut 30
Prozent leistungsfähiger als die
früher eingesetzten Maschinen“,
bewertet Weinmann den Erfolg.
„Zusätzlich bringt die Teileverwaltung
mit dem roboterbedienten
Palettenpool eine Verringerung
der Rüstzeiten um ca. 35 Prozent.
Beides zusammengenommen
ist, als ob man jeden Tag eine
zusätzliche Schicht geschenkt
bekommt.“
Das sieht man übrigens bei Alzmetall
genauso. Auch in der eigenen
Fertigung wird eine GS1000/5 mit
PowerCell-Roboter-Automatisierung
und Palettenmanagementsystem
IE mit Sinumerik CNC
eingesetzt. IE ist das Intelligence
Engineering Palettenmanagementsystem
von Alzmetall.
Autor/Kontakt
Autor:
Siemens AG Drive Technologies
Alois Penzkofer
Senior Vertriebsbeauftragter und
Global Account Manager
Kontakt:
Siemens AG
SIS GO GIO DS G O2
Frau Karin Kaljumäe
Würzburger Straße 121
90766 Fürth
Telefax: 0911-978-3282
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