Spagat gemeistert

Wila fertigt Werkzeuge, Klemm- und Bombiervorrichtungen für Abkantpressen. Herausforderung war zuletzt nicht nur die Automatisierung von vertikalen Bearbeitungszentren in Serienfertigung. Denn wenn man auch noch kleine Lose bis Größe 1 wirtschaftlich fertigen will und das gleichzeitig auf mehreren Maschinen, wird es vertrackt. Wie dieser Spagat gemeistert wird, zeigt Wila im niederländischen Lochem.

Das Unternehmen fertigt als Familienbetrieb in der dritten Generation Werkzeuge, Klemm- und Bombiervorrichtungen für Abkantpressen und gehört mit einem Umsatz von rund 33 Mio. Euro und 200 Mitarbeitern zu den weltweit führenden Unternehmen in diesem Bereich. Sowohl die Bombier- als auch Klemmvorrichtungen hat sich Wila patentieren lassen. Hierzu Dipl.-Ing. Berend Kroeze, Leiter Fertigung und F&E: „Wir haben ein System entwickelt, mit dem sich unsere Werkzeuge vertikal wechseln lassen. Das System besteht aus einer Sicherheitsvorrichtung, die hydraulisch oder pneumatisch ver- und entriegelbar ist. Somit lassen sich die Werkzeuge einfach anheben und an der Werkzeugaufnahme einrasten.“ Bombier- und Klemmvorrichtungen fertigt Wila Maschinen-spezifisch für OEM, daher spielt ein hohes Maß an Flexibilität und Schnelligkeit eine große Rolle. Losgrößen von 2 oder 1 sind die Regel, denn man produziert auftragsbezogen. „Damit wir so rationell wir möglich arbeiten können, müssen wir die Nebenzeiten reduzieren und ein hohe Automatisierung erreichen, denn nur so können wir weiterhin gegen die Konkurrenz aus Fernost bestehen“, so Kroeze. Im Jahr 2006 investierte Wila in drei neue vertikale Axa Bearbeitungszentren. Von Anfang an stand fest, dass sie Bestandteil einer hochautomatisierten Lösung sein sollten. „Wir hatten genaue Vorstellungen von einer solchen Lösung. Als Systemintegrator entschieden wir uns für Fastems, da wir mit den Finnen bereits vor acht Jahren im Zusammenhang mit einem Flexiblen Fertigungssystem FFS für die Bearbeitung kleinerer Teile sehr gute Erfahrungen gemacht hatten“, erinnert sich Dipl.-Ing. Frank Kaemingk. Die Aufgaben für die Umsetzung der neuen Axa-Zelle waren eine Herausforderung, denn erstmals sollte ein Flexibles Fertigungssystem FFS basierend auf einem RoboFMS realisiert werden, das gleich drei Maschinen über den Speicher mit den rund 4,5 Meter langen und maximal 750 kg schweren Werkstücken zur Bearbeitung versorgt und auch die Be- sowie Entladung der Zelle übernimmt. Der Speicher verlangte hinsichtlich der Dimensionen und des Gewichts der Werkstückträger eine enorme Steifigkeit. Das Trägersystem selbst existierte auch noch nicht. Für die Aufspannung der Werkstücke musste daher ein eigenes System mit Adapter für das Roboterhandling konstruiert werden. Der Adapter mit dem Werkstückträger stellte wiederum enorme Ansprüche an die Kinematik des Fanuc M900i. Eine weitere Herausforderung war schließlich die zentrale Steuerung der gesamten Axa-Zelle über ein FFS, wofür auch eine entsprechend offene Steuerungsarchitektur der vertikalen Bearbeitungszentren benötigt wurde. Kurzum: Alles war nahezu Neuland. Für die Aufspannung der Werkstücke entwickelte Wila eine eigene Aufnahme auf Basis ihrer patentierten Klemmvorrichtung mit einem Nullpunktspannsystem. Diese Werkstückträger verfügen über einen Adapter mit entsprechendem Gegenstück am Roboter zur Aufnahme und für das Handling. Die Träger sind so konzipiert, dass sie unterschiedliche Werkstücke aufnehmen können. Nach dem Aufspannen der Werkstücke durch einen Maschinenbediener wird der Werkstückträger in einen Puffer abgelegt, vom Roboter entnommen und zunächst im Speicher abgelegt. Der Roboter bedient die Maschinen nach dem FI-FO-Prinzip, wobei die Träger mit den Werkstücken auf den Maschinentischen in ein Nullpunktsystem gespannt werden. Während der Bearbeitung eines Werkstückes verfährt der Roboter auf einem Shuttle und bedient über den Speicher entweder die anderen Bearbeitungszentren, lagert neue Werkstückträger ein oder entlädt sie. „Sind Werkstücke mehrfach zu bearbeiten und somit zusätzliche Aufspannungen notwendig, entlädt der Roboter die Maschine, legt die Einheit aus Werkstück und Träger-Adapter zunächst in den Speicher und entnimmt eine neue Einheit zur Bearbeitung in einer anderen Maschine. Danach wird die zuletzt abgelegte Einheit vom Roboter zu Entladung transportiert, damit eine neue Aufspannung vorbereitet werden kann“, erklärt Kroeze und betont: „Die Axa-Zelle verschafft uns große wirtschaftliche Vorteile, denn jetzt sind wir in der Lage, unterschiedliche Werkzeuge in beliebiger Reihenfolge auf drei vertikalen Bearbeitungszentren zu fertigen. Das setzt allerdings auch eine zentrale und flexible Steuerung voraus, mit der man unter anderem auch frei über die Werkzeuge entscheiden kann.“ Als flexible „Intelligenz“ entwickelte Fastems eine Lösung, die ebenfalls ein Novum darstellt, denn die Fastems-Leitwarte übernimmt gewissermaßen die zentrale Steuerung der gesamten Axa-Zelle, wobei die Daten aus der Arbeitsvorbereitung direkt auf den Leitrechner übertragen werden. Zentrale Steuerung bedeutet in diesem Zusammenhang, dass vom Leitrechner die Verwaltung der Werkstückträger innerhalb der Axa-Zelle erfolgt. Der Bediener ordnet hierbei den Werkstückträgern bei Beladen am Leitrechner nicht nur die erforderlichen NC-Programme und die zu bearbeitenden Werkstücke zu, auch die Kommunikation der RoboFMS mit den Maschinen erfolgt zentral von der Leitwarte. „So weiß der Roboter immer genau, wann eine Maschine für die Bearbeitung eines Werkstückes frei ist und wann dies gefahrlos in das Nullpunktsystem eingespannt werden kann. Auch die Werkzeugprüfung und Werkzeugverwaltung aller Maschinen übernimmt die Leitwarte“, erklärt Frank Kaemingk. Hohe Automation bei gleichzeitiger Flexibilität in der Fertigung hat mit der Axa-Zelle bei Wila somit eine neue Dimension erreicht. „Wir haben mit dieser Lösung die Nebenzeiten drastisch reduzieren können und somit einen entscheidenden Schritt zu noch höherer Produktivität getan. Kamen wir in der Vergangenheit mit unseren Stand-Alone-Bearbeitungszentren auf Spindelzeiten von rund 40 Prozent, erreichen die Maschinen in der Axa-Zelle nun das Doppelte“, lautet das positive Resümee von Berend Kroeze.

www.fastems.com

www.wila.nl