Bei der Freudenberg Anlagen- und Werkzeugtechnik GmbH erlauben es Referenzsysteme von System 3R, ein Werkstück nach einmaligem Aufspannen durch den kompletten Bearbeitungsprozess zu schleusen. Auf diese Weise erhöht sich nicht nur die Präzision der bearbeiteten Teile, sondern auch die insgesamt erzielte Produktivität.
Anlässlich der Weltausstellung in Shanghai 2010 wird derzeit ein Tunnel unter dem Fluss Jangtse gebaut. Die Tunnelbohrmaschinen von Herrenknecht sind mit Großdichtungen von Merkel Freudenberg Fluidtechnik ausgerüstet. Die Wellendichtringe von sechs Metern im Durchmesser müssen enormen Belastungen standhalten. Schließlich erzeugen die Maschinen mit einer Antriebsleistung von je 3500 kW Bohrdrehmomente von annähernd 40.000 kNm. Aber nicht immer müssen die Dimensionen gleich so groß sein. Mehr als 80.000 unterschiedliche Dichtungen von Freudenberg erfüllen in Fahrzeugen, Anlagen und Maschinen verschiedenster Branchen ihre unverzichtbare Aufgabe.
Pneumatisches Tischfutter MacroHP – eine Schnittstelle für die exakte Werkstückaufnahme.
Am Standort Laudenbach stellt Freudenberg u.a. Formgebungswerkzeuge für Elastomer-Dichtungen her. Diese sind unverzichtbar, um die ausgeklügelte Geometrie der Dichtelemente mit hoher Präzision zu erzeugen. Referenzsysteme von System 3R sind wichtiger Bestandteil des Formenbaus. In den Werkzeugmaschinen werden derzeit zwei unterschiedliche Referenzsysteme von System 3R verwendet. Die Referenz im Tischfutter fungiert als definierte Schnittstelle uns sorgt dafür, dass die Werkstücke exakt aufgenommen werden und die daran vorgenommenen Bearbeitungsschritte mit dem Referenzpunkt übereinstimmen. Die Werkstücke verbleiben bis zum letzten Arbeitsschritt in ihrer Aufspannung, sodass ein Wechsel zwischen verschiedenen Maschinen schnell und mit hoher Präzision gelingt.
Das Macro-System hat drei Palettengrößen – 52x52, 70x70 und Ø116 mm.
Referenzsysteme bewähren sich in der Werkzeugherstellung
Am Standort Laudenbach stellt Freudenberg u.a. Formgebungswerkzeuge für Elastomer-Dichtungen her. Diese sind unverzichtbar, um die ausgeklügelte Geometrie der Dichtelemente mit hoher Präzision zu erzeugen. Referenzsysteme von System 3R sind wichtiger Bestandteil des Formenbaus. In den Werkzeugmaschinen werden derzeit zwei unterschiedliche Referenzsysteme von System 3R verwendet. Die Referenz im Tischfutter fungiert als definierte Schnittstelle uns sorgt dafür, dass die Werkstücke exakt aufgenommen werden und die daran vorgenommenen Bearbeitungsschritte mit dem Referenzpunkt übereinstimmen. Die Werkstücke verbleiben bis zum letzten Arbeitsschritt in ihrer Aufspannung, sodass ein Wechsel zwischen verschiedenen Maschinen schnell und mit hoher Präzision gelingt.
Eine der Maschinen arbeitet mit dem Macro-System, wobei die Referenzen direkt eingearbietet sind und in einer Ebene liegen. Es gibt keinerlei lose Teile, die man vor Inbetriebnahme kontrollieren oder einstellen müsste. Auf die Palette lassen sich individuelle Vorrichtungen wie Magnet, Schraubstock oder Lochrasterplatte aufbauen. Die zweite Maschine nutzt das größere Dynafix-System. Das zwei verschiedene Spannsysteme genutzt werden, hat seinen Grund in den unterschiedlichen Werkzeugdimensionen.
Die beiden Fehlmann-Maschinen werden von einem WorkMaster-Roboter von System 3R bestückt. Das modulare Handlingkonzept besteht aus einer Wechseleinheit und mehreren Regalmagazinen, die chaotisch beladen werden können. Manfred Cech, Leitung Werkzeugbau der Freudenberg Anlagen- und Werkzeugtechnik GmbH, erläutert: „Die beiden Maschinen bearbeiten Bauteile mit unterschiedlichen Größen, aber der Roboter wäre mit der Bestückung einer einzigen Maschine nicht ausgelastet. Durch den Greiferwechsel ist er in der Lage, abwechselnd beide Maschinen zu bedienen.“
Ein WorkMaster bestückt die beiden Fehlmann-Maschinen von Freudenberg. Das sorgt für hohe Produktivität und Flexibilität.
Auf der Softwareseite wacht der WorkShopManager über die unterschiedlichen Bearbeitungsvorgänge in der Prozesskette. Das System verwaltet Bearbeitungsprogramme, die Messwerte der Werkstückposition auf der Palette sowie den Standort der einzelnen Paletten im Magazin, und es kontrolliert, dass die Schneidwerkzeuge vor Bearbeitungsbeginn zugänglich sind.
Die Basis bildet das Programm „WorkCenter“. Hier werden alle für die Fertigung erforderlichen Daten festgelegt. CellManager automatisiert die Kommunikation zwischen den Maschinen und dem Roboter. Das Programm startet automatisch den nächsten Auftrag gemäß einer Prioritätenliste. Die Software meldet dem Bediener, ob die von ihm vorgegebenen Arbeitsfolgen in Bezug auf die zur Verfügung stehenden Ressourcen, etwa Werkzeuge und deren Verschleißzustand, realisierbar sind. Mit Hilfe von CellManager Remote kann der Bediener den Status der Zelle an einem externen Rechner überwachen. Schließlich sorgt der „AlarmServer“ dafür, dass Meldungen von Maschinen und Roboterzellen per E-Mail oder SMS verschickt werden.
Das Magazin mit den Werkstücken in Erwartung des nächsten Bearbeitungsschrittes. Das modulare Magazin des WorkMaster passt sich flexibel den Anforderungen des Anwenders an.
Der WorkShopManager bildet die Grundlage für den sicheren und störungsfreien Verlauf der mannlosen Nachtschicht“, sagt Dr.-Ing. Mario Kordt, Leiter Technologiemanagement Werkzeugbau. „Der Bediener bereitet diese Schicht am Tag vor, indem er festlegt, welche Werkstücke in welcher Reihenfolge bearbeitet werden sollen, und bestückt daraufhin das Robotermagazin entsprechend.“
Ohne Referenzsysteme ließen sich die Elastomer-Dichtungen nicht in der erforderlichen Präzision herstellen. „Die Qualität des Endproduktes wird bereits wesentlich durch die Qualität des Presswerkzeuges bestimmt“, meint Manfred Cech. „Es ist unabdingbar, das Werkstück einmal auf die Palette zu spannen – und es dann bis zum letzten Bearbeitungsschritt darauf zu belassen. Wir erzielen eine Systemgenauigkeit von bis zu drei Mikrometern im gesamten Prozess, die man durch häufiges Ein- und Ausspannen des Werkstückes niemals erreichen könnte. Außerdem besteht beim Umspannen die Gefahr, dass Bauteile beschädigt werden.“
Die Referenzsysteme bieten dem Anwender klare Vorteile hinsichtlich der Maschinenauslastung. Man kann problemlos eine laufende Charge unterbrechen, um beispielsweise ein Werkzeug aus der Produktion zu reparieren.
Ein Referenzsystem erlaubt es, Werkstücke mit ihrer Aufspannung in Messmaschinen einzusetzen – selbst zwischen zwei Bearbeitungsschritten – ohne dass die geforderte Systemgenauigkeit darunter leidet.
„Die Voreinstellung lässt sich außerhalb der Maschine vornehmen. Die Rüstzeit sinkt dadurch spürbar und die Produktivität wird optimiert. Außerdem kann der Bediener die gewonnene Zeit sinnvoll nutzen, um die mannlose Schicht vorzubereiten“, erklärt Manfred Cech. Ein weiterer Pluspunkt liegt für Freudenberg darin, dass System 3R alles aus einer Hand liefert – vom Tischfutter und einzelnen Paletten bis zum kompletten Roboter-System und der Software.
„Durch die hohen Fertigungsgenauigkeiten, mit denen wir arbeiten“, betont Mario Kordt, „ist es wichtig, Mechanik, Software und Maschinensteuerung optimal aufeinander abzustimmen. Das gelingt natürlich am besten, wenn wir einen Großteil der Komponenten von einem einzigen Hersteller beziehen. Die hohe Präzision sowie der flexible Einsatz in der kompletten Prozesskette sind für Freudenberg die Hauptargumente für die Referenzsysteme von System 3R.“
„In nächster Zeit werden wir eine Laserstrahl-Strukturier-Anlage aufbauen“, verrät Manfred Cech. „Diese basiert auf einer hochgenauen Fünf-Achs-Fräsmaschine mit Schwenk-Rundtisch. Hier können wir unsere vorhandenen Dynafix-Paletten nutzen und eine Wiederholgenauigkeit von rund 2 µm erzielen.“
Genauso sieht es Mario Kordt: „Wir müssen nicht für jede neu angeschaffte Werkzeugmaschine ein eigenes Palettiersystem kaufen, sondern können unsere Erstausstattung durchgängig verwenden. System 3R ist für uns ein Standard – die Mitarbeiter sind mit dem Referenzsystem vertraut und wir haben damit hervorragende Erfahrungen gemacht.
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