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Automatisiertes Werkstückhandling

: Fastems


Seit geraumer Zeit laufen automatisierte Bearbeitungszentren und andere Fertigungseinheiten so zuverlässig, dass sie Tag und Nacht produzieren können. Im Idealfall 24 Stunden an 365 Tagen im Jahr – das sind 8.760 Stunden. Muss aber für diese Zeit stets ein Bediener vor Ort sein? Nein, sagt das finnische Unternehmen Fastems und offeriert auch den Lösungsweg.

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Der zu einem Hangfertiger modifizierte Super 1800-2 Fertiger hat das obere Wasserreservoire des Staubeckens im chinesischen Henan mit einer Asphaltschicht abgedichtet. (Bildquelle: Vögele)

Der zu einem Hangfertiger modifizierte Super 1800-2 Fertiger hat das obere Wasserreservoire...

Es sind die modular aufgebauten flexiblen Fertigungssysteme, die es in standardisierten einfachen und maßgeschneiderten Ausführungen gibt. Sie handhaben auf Spezial- oder Maschinenpaletten aufgespannte Werkstücke, führen sie automatisierten Bearbeitungseinheiten zu und holen sie von dort auch wieder ab. In der Joseph Vögele AG arbeiten derzeit drei Fastems-Systeme, die unterschiedliche Fertigungseinheiten bedienen.

Asphalt verbindet…

…heißt es in der Straßenbaubranche. Tatsächlich findet man Asphaltbeläge auf Autobahnen, Flughäfen oder Fahrradwegen. „Fast alle Formel-1-Rennstrecken neueren Datums“, freut sich Siegfried Köhler, Betriebsleiter Fertigung, „sind mit Vögele-Maschinen gefertigt. Ein zu einem Hangfertiger modifizierter Super 1800-2 Fertiger hat sogar das obere Wasserreservoire des Staubeckens im chinesischen Henan mit einer Asphaltschicht abgedichtet. Dabei waren Steigungen bis zu 31° C zu überwinden – max. sind 32° möglich.“ Gerade die Bewältigung solch anspruchsvoller Aufgaben unterstreicht die Technologieführerschaft des Mannheimer Unternehmens.

Wie sich die Technologieführerschaft der Vögele AG im Verkaufsergebnis widerspiegelt zeigt folgende Kurzstatistik: Verließen 1996 noch 300 Geräte das Werk in Mannheim, waren es 2007 bereits 1.800 Straßenfertiger, die auf praktisch gleicher Produktionsfläche gefertigt wurden. In diesem Jahr wird eine
weitere Produktionssteigerung erwartet. Da waren nicht nur jede Menge Rationalisierungsideen gefragt, sie wurden auch tatkräftig unterstützt und umgesetzt.

Automatisierung von Fertigungsabschnitten

Die Automatisierung von Fertigungsprozessen gehört zu den zuverlässigsten Strategien, den Nutzungsgrad von Bearbeitungsmaschinen zu erhöhen sowie verlässlich und mit gleichbleibend hoher Qualität zu fertigen. Mit dem Aufbau des flexiblen Fertigungssystems im Jahre 2002 wurde ein großer Automatisierungsschritt im Bereich der Fertigung von Einbaubohlen gemeistert. Einbaubohlen, auch Glätter genannt, sind Hightech-Komponenten. Sie gehören zum Kern-Know-how, denn die Bauweise der Bohlen entscheidet über die Qualität der gefertigten Straße. Daher genießt die Bohlenfertigung in der Joseph Vögele AG besondere Aufmerksamkeit.

„In den letzten Jahren“, so Siegfried Köhler weiter, „haben wir aber nicht nur die Anzahl der produzierten Straßenfertiger erhöht. Wir rundeten unsere Angebotspalette auch nach unten ab und entwickelten Mini- und Kleinfertiger. So können wir unseren Kunden für alle Anforderungen Straßenfertiger mit einer optimierten Technologie bieten. Auf diese Weise wächst bei uns nicht nur die Zahl der zu fertigenden Teile und Baugruppen, auch das Größenspektrum der zu fertigenden Teile und Baugruppen erweiterte sich.“

„Mit der Investition des flexiblen Fertigungszentrums im Jahre 2002 erreichten wir tatsächlich einen großen Rationalisierungsschritt“, bekennt Technologe Klaus Bugert. „Zwei StarragHeckert-Groß-Bearbeitungszentren CWK 1250 Classic werden von einem flexiblen Fertigungssystem, Typ MLS-HD, der Firma Fastems bedient. Das 26,7 m lange und 9,7 m hohe Regal bietet Platz für 31 Maschinenpaletten, 12 Gitterboxen und 120 Europaletten. Als schnelles und verbindendes Transportmittel arbeitet in diesem Lager ein Regalbediengerät,
das wir unter anderem aus Gründen der Kapazitätserhöhung 900 mm tief in den Hallenboden setzten. Das flexible Fertigungssystem besitzt zwei Be- und Entladestationen, auf denen die Werkstücke auf die systemeigenen Maschinenpaletten auf- und abgespannt werden sowie eine Materialstation, über die das zu bearbeitende Material ein- und ausgeschleust wird.“

„Mit diesem System“, führt Klaus Bugert seine Erläuterungen fort, „waren wir so zufrieden, dass wir zum Aufbau unseres flexiblen Schweißrobotersystems erneut eine Fastems-Anlage favorisiert haben. Nach sechsjähriger Erfahrung bestätigten sich alle vereinbarten technologischen Daten: Beispielsweise erreichte die Fastems-Anlage die geplante, hohe Systemverfügbarkeit von bis zu 99 Prozent. Zum fehlenden Prozentpunkt tragen Wartungszeiten sowie der Austausch von Verschleißteilen bei. Insgesamt haben wir einen sehr geringen Verschleiß festgestellt. Es ist offensichtlich das Ergebnis des Einbaus von hochwertigen, verschleißarmen Komponenten.“

Automatische Beschickung von Schweißroboterzellen

„Die Schweißfertigung der Einbaubohlen“, erläutert Technologe Rüdiger Schleidt, „beginnt mit dem Blechzuschnitt und den sich anschließenden Biegeoperationen für bestimmte Teile. Im nächsten Schritt werden die Teile für eine konkrete Einbaubohle auf feststehenden Spanneinrichtungen so geheftet, dass sie den hohen Qualitätsansprüchen der Firma Vögele genügen. Dem Heften folgt das Schweißen. Damit wir die Schweißwerkstücke in der Losgröße eins genauso rationell fertigen können, wie es uns in der mechanischen Fertigung der Einbaubohlen gelungen ist, haben wir eine vergleichbare Lösung mit einem flexiblen Fertigungssystem der Firma Fastems angestrebt und in Zusammenarbeit mit der Firma ABB, die die Schweißroboterzellen installierte, auch bekommen.“

„Mit vier in das flexible Schweiß-Fertigungssystem integrierten Schweißrobotern“, erklärt Rüdiger Schleidt weiter, „haben wir für unsere Aufgaben ein technologisches Optimum gefunden. Alle vier Schweißroboter sind in der Lage, sämtliche Schweißaufgaben zu erledigen. Dennoch haben wir den Robotern zur weiteren Optimierung des Materialflusses innerhalb des flexiblen Schweiß-Fertigungssystems spezielle Aufgaben zugeordnet.“

„Beim flexiblen Fastems-System“, erzählt Klaus Maurmaier, Fastems-Verkaufsleiter Deutschland, „handelt es sich um ein MLS-XMD-System, mit einer Traglastfähigkeit von 1,5 Tonnen. Das automatisierte Handling der Schweißwerkstücke war für Fastems kein Problem. Die zu schweißenden Werkstücke, welche auf standardgerechten Schweißvorrichtungen aufgespannt sind, werden im flexiblen Schweiß-Fertigungssystem so gehandhabt, wie Maschinen oder Materialpaletten – die Schweißvorrichtungen verbleiben im System. Die fertig geschweißten Baugruppen werden zur weiteren Bearbeitung abgespannt und Schweißvorrichtungen wieder im Regal abgelegt.“
Regalanlage mit 152 Plätzen

Die 67 m lange und 6,3 m hohe Regalanlage bietet 152 Plätze. Den Transport der Schweißvorrichtungen übernimmt das Fastems Zweimast-Regalbediengerät DMX-XMD Extra Medium Duty. Es besitzt frequenzgesteuerte Motoren, die ein schnelles und verschleißarmes Arbeiten ermöglichen. Zur Handhabung der Vögele Schweißpaletten besitzt das Regalbediengerät Teleskopgabeln. Es übergibt die Schweißpaletten an den Orbiter der Roboterschweißzelle – dieser spannt die Vorrichtung in der Schweißzelle. Der Orbiter besitzt drei NC-Achsen, die das aufgespannte Werkstück so drehen und kippen, dass der Schweißroboter in der qualitätssichernden Wannenlage schweißen kann.

„Das flexible Schweißfertigungssystem beginnt am Hallenanfang und endet vor der Heftstation, in der die Rahmen der Fertigerbohlen AB 500-2 und AB 600-2 für unsere großen Fertiger geheftet werden.
Die Regalhöhe richtete sich nach der Unterkante unseres Hallenkrans. Nach dem Heften spannen wir die Werkstücke aus den Heftvorrichtungen und spannen sie auf eine Schweiß-Spannvorrichtung, die wir zuvor aus dem Fastems-Regal ausgeschleust haben. Zur Ausschleusung der angeforderten Schweiß-Spannvorrichtungen und zur Einschleusung der aufgespannten Werkstücke besitzt das Fastems-System insgesamt acht Schweißpalettenstationen. Jede dieser acht Stationen besitzt einen Rollenförderer und als Abschluss einen Hebetisch, der ein Auf- und Abspannen der Werkstücke auf einer individuell einstellbaren ergonomischen Höhe ermöglicht. Vier dieser Hebetische tragen zusätzlich fest installierte Schwenkeinrichtungen, die ein ergonomisches Einspannen von größeren Teilen erlauben“, so Rüdiger Schleidt.

„Wir haben“, betont Siegfried Köhler, „das flexible Schweiß-Fertigungssystem so aufgebaut, dass nur ein Minimum von Materialtransporten mit Gabelstaplern notwendig ist. Damit ist es uns gelungen, nicht nur den Materialfluss zu rationalisieren, sondern gleichzeitig die Sicherheit in diesem Bereich zu erhöhen.“

„Die Anordnung der acht Schweißpalettenstationen“, beschreibt Rüdiger Schleidt die Anlage, „erfolgte in der Realisierung eines optimalen Materialflusses. Nach der ersten Roboterzelle ist der Leitrechner und eine Palettenstation installiert, über die wir den Großteil der geschweißten Teile zur Weiterbearbeitung ausschleusen. Es folgt eine weitere Roboterzelle und zwei Palettenübergabestationen. Nach der dritten Roboterzelle sind drei weitere Materialpalettenstationen installiert. Es schließen sich die vierte Roboterzelle und zwei weitere Ein- und Ausschleusstationen zum Fastems-Regal an.“

„Zum exakten Schweißen teachen wir, wie allgemein üblich, jedes Schweißwerkstück in der Roboterzelle, in der es dann auch geschweißt wird. Dieses geteachte und anschließend optimierte Programm läuft dann auf dem Roboter, auf dem es entstanden ist. Wir schicken anschließend dieses Programm zum Fastems-Leitrechner sowie eine Kopie zur Archivierung in
unsere Fertigungsvorbereitung. In dem Moment, wo das Regalbediengerät einen Wiederholungsauftrag in die entsprechende Roboterzelle einschleust, sendet der Fastems-Leitrechner das zugehörige Schweißprogramm an die Robotersteuerung der entsprechenden Schweißzelle. Gemäß den Vorgaben aus der Fertigungsorganisation steuert der Fastems Leitrechner den Materialfluss innerhalb des flexiblen Schweiß-Fertigungssystems“, schildert dazu Rüdiger Schleidt.

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