Ausgabe 4 / 2012 - technik + EINKAUF

Automation und Antriebstechnik
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Prozessfähigkeit
gewinnen
Gießerei-Beispiel zeigt Wege zu höherer Produktivität
Ein ganzheitliches Konzept der
Automation bildet den Schlüssel,
um unterschiedliche Verfahrensschritte
miteinander zu verknüpfen.
In den Branchen der industriellen
Produktion werden dabei immer
mehr auch solche Arbeitsabläufe
einbezogen, die bisher
separat erfolgten.
Die Lösung für das Luftpfeifenstechen
in der Aluminiumgießerei
Ohm & Häner zeigt, dass es sich
lohnt, neue Wege zu beschreiten. Dort
gelang es, einen peripheren, aber wesentlichen
Arbeitsschritt beim Aluminiumgießen
sicher in die automatisierten
basalen Prozesse zu integrieren – mit
gravierendem Produktivitäts- und Qualitätsvorteilen.
Beim Metallgießen ist das Stechen von
Löchern, den Luftpfeifen, in die Sandform
ein qualitätsbestimmender Schritt.
Durch die Öffnungen entweicht während
des Gießens die Luft aus den Hohlräumen
der Form. Nur wenn die Luftpfeifen
präzise in den Formsand gestochen sind,
bleibt der anschließend erforderliche
Putzaufwand am Gussteil in wirtschaftlich
vertretbaren Grenzen und die Produktqualität
gewährleistet. Bisher üblich
sind das manuelle Luftpfeifenstechen,
meist bei Einzelstücken, und das maschinelle
Stechen mit hydraulischen Vorrichtungen,
vorwiegend bei höheren Loszahlen.
Das Feingefühl der menschlichen
Hand, viel Übung und Erfahrungswissen
sind Voraussetzungen beim manuellen
Stechen. Sandausbrüche auf der gegenüberliegenden
Formseite sind zu vermeiden.
Und beim händischen Einstechen
46 technik+EINKAUF · 04 2012
Bild: ABB
1: Ohne spezifische Programmierkenntnisse
gibt der Nutzer
über intuitiv erfassbare
grafische Oberflächen dem Roboter
seine Arbeit vor.
2: Zu qualitativ hochwertigen
Gussprodukten, effizient hergestellt,
trägt das Luftpfeifen-
Stechsystem bei.
3: Automatisiert, in hoher Qualität
und Geschwindigkeit sticht
das System FlexMouldVenter
Entgasungslöcher in Sandformen.
von der Außenseite her in die Form entsteht
das Risiko der Ausbrüche auf der
Gutseite (Modellseite) und bedeutet: Am
gegossenen Werkstück muss aufwändig
nachgearbeitet werden.
Die etablierte mechanische Lösung besteht
aus einer hydraulisch absenkbare
Platte, auf der werkstückspezifisch angeordnete
Nadeln sitzen. Der Former platziert
sie nach der Zeichnungsvorgabe
und den Positionsdaten der Formteile.
Das mit Nadeln bestückte Werkzeug
senkt er dann hydraulisch betrieben in
Kinematik des Roboters kombiniert
mit Bewegung der Stechnadeln
die Sandform und fährt es anschließend
wieder heraus. Dieses konventionelle
Luftpfeifenstechen zeigt jedoch insbesondere
bei wechselnden Losen einen Nachteil:
Der Former muss Position, Anzahl
und Einstechtiefe der Nadel jeweils wieder
anpassen – fehleranfällig, zeit- und
kostenaufwändig.
Die Experten in der Aluminiumgießerei
bei Ohm & Häner in Olpe hatten das Luftpfeifenstechen
der konventionellen Art
als eine Produktivitätsbremse im Gesamtablauf
erkannt. Denn bei jährlich
500 000 bis 750 000 zu stechenden Luftpfeifen
spielt höhere Wirtschaftlichkeit
eine wesentliche Rolle. Die Lösung auf
dem automatisierungstechnischen Neuland
fanden und realisierten sie in Kooperation
mit ABB. Anfang 2009 startete in
der Aluminiumgießerei-Abteilung zunächst
der Probebetrieb des automatisierten
Luftpfeifenstechens, und seit Ende
desselben Jahres bewährt sich das neue
System im betrieblichen Alltag. Es besteht
aus einem Industrieroboter IRB
6620, einem speziellen Werkzeug zum
Führen der Nadel und dem Softwarepaket
FlexMouldVenter.
Vor diesem Erfolg stand die Bereitschaft
zum Betreten von Neuland. Denn
reproduzierbare, konstant hohe Produktqualität
setzt Prozessfähigkeit und
eine automatisierte Fertigung voraus. Von
den Ergebnissen fühlen sie sich bestätigt.
„Der Roboter arbeitet unter Gießereibedingungen
zuverlässig, ist sehr wartungsarm
und vorbildlich hinsichtlich seiner
Verfügbarkeit. Seit der Inbetriebnahme
läuft der FlexMouldVenter störungsfrei“,
resümiert Werksleiter Dr. Georg Dieckhues.
Als ein moderner Industrieroboter ist
der IRB 6620 mit dem Softwarepaket
FlexMouldVenter ohne spezifische Programmierkenntnisse
zu bedienen. Frei
von Medienbrüchen übernimmt die Steuerungssoftware
die 3D-CAD-Daten des
Werkstückes als Basis für das Luftpfeifenstechen.
Manuelle Übertragungen und Einstellungen
entfallen. Dies verringert Fehlerquellen
und die Vorbereitungs- sowie
Werkzeugwechselzeiten.
Flexibilitätsgewinn bei kleinen,
häufig wechselnden Losgrößen
Eine zentrale Datenbank des Anlagenleitsystems,
enthält alle Werkstückdaten,
und die Mitarbeiter können sie von dort
jederzeit aufrufen. Dies betrifft neben
den CAD-Geometriedaten der zu gießenden
Werkstücke auch Informationen zum
optimalen Belegen der Formkästen und
zum Setzen der Einstechpunkte. So minimiert
sich für ein bereits bekanntes
Werkstück die Vorbereitungszeit.
Das Parametrieren der Roboter erfolgt
automatisiert direkt aus dem Anlagen-