Welt der Fertigung
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Produktion in Rekordzeit

Brother-Zentren mit Lehmann-Drehtischen

Mit steigenden Stückzahlen wuchs in der Produktion der Simonswerk GmbH & Co.KG der Druck, die Zerspanungskapazität zu erhöhen und gleichzeitig die Fertigungszeiten zu senken. Dies gelang den Herstellern von Bandsystemen gemeinsam mit dem Systemhaus W&R mit einer Anlage, die aus zwei Bearbeitungszentren vom Typ Brother Speedio S700X1 besteht. Diese sind jeweils mit einem Lehmann-Drehtisch EA-511.L aufgerüstet und werden gemeinsam von einem Gelenkroboter bedient.


Das Unternehmen SIMONSWERK mit Stammsitz im ostwestfälischen Rheda-Wiedenbrück wurde vor 125 Jahren gegründet und hat sich zu einem der bekanntesten Hersteller von Bändern und Bandsystemen entwickelt. Die hochwertigen, in Türen und Toren verbauten Produkte werden in die ganze Welt exportiert. Sie unterscheiden sich in Ausführung und Größe. So ist die Marke „Variant“ schon fast ein Synonym für Bandsysteme im Wohn- und Objektbereich. Das komplett verdeckt liegende Bandsystem „Tectus“ eignet sich besonders für moderne, flächenbündige Raumstrukturen. „Baka“ ist die traditionsreiche Marke für Holzhaustüren und -fenster und „Siku“ für Kunststoffhaustüren.

Prokurist Klaus Moriße, Leiter Produktion u. Logistik, weist auf die große Bedeutung der Bänder für das Gesamtsystem „Tür“ hin: „Lange Lebensdauer und exakte Funktion unserer Bänder sind Voraussetzungen, um die vielfältigen Anforderungen an Technik, Sicherheit und Gestaltung von modernen Türen zu erfüllen. Um dies zu gewährleisten, wird unsere Produktion stets auf aktuellstem technischen Niveau gehalten.“

Im Hauptwerk in Rheda ist im Wesentlichen die Stanz- und Kaltumformtechnik angesiedelt. Dort entstehen Scharnierteile aus Blech und Draht, zum Beispiel für das Variant-Band. Zur SIMONSWERK GmbH gehört außerdem die SIMONSWERK GmbH & Co.KG im thüringischen Heilbad Heiligenstadt. In diesem reinen Produktionswerk fertigen rund 90 Mitarbeiter Zinkdruckguss- und Aluminiumteile, die in Tectus- und Alpro-Bändern eingesetzt werden.

Spezialisiert auf Alu- und Zinkdruckguss-Bearbeitung

Auf drei Zinkdruckgießmaschinen mit Schließkräften von 50 und 125 t wurden dort im vergangenen Jahr etwa 600 t Zinkmaterial zu endkonturnahen Rohlingen verarbeitet. Vom Aluminium waren es rund 150 t, die als Strangpressprofile mit drei bzw. sechs Meter Länge angeliefert wurden. Für die zerspanende Endbearbeitung der Scharnierbandteile aus diesen beiden Werkstoffen stehen bei der SIMONSWERK GmbH & Co.KG acht CNC-Bearbeitungszentren zur Verfügung.

Die erste Fräsmaschine, eine dreiachsige Brother TC2A, erwarb SIMONSWERK bei W&R Industrievertretung GmbH, Mainz-Kastel, dem deutschen Exklusivpartner des japanischen Werkzeugmaschinenherstellers im Jahr 2001. Nahezu zeitgleich präsentierte der Bandhersteller das neuentwickelte Tectus-Programm, das bis heute steigende Verkaufszahlen verbuchen kann. Damit wuchs auch der Bedarf an Zerspanungskapazität, zumal noch ein weiteres Produkt aus Aluminiumprofil hinzukam, das Alpro-Band.

Stephan Ruhe, Leiter der Aluminiumteile-Produktion, führt aus: „Um dem zunehmenden Auftragsvolumen gerecht zu werden, haben wir unsere Fertigung kontinuierlich ausgebaut.“ Nach zwei weiteren einspindligen Fräsmaschinen ergänzte ein doppelspindliges BAZ eines anderen Herstellers den Maschinenpark. „Mit dem Doppelspindler konnten wir die Bearbeitungszeit pro Teil schon deutlich verkürzen“, erklärt Stephan Ruhe. Aber mit den wachsenden Stückzahlen war auch das zu wenig. „In einem nächsten Schritt investierten wir im Juni 2011 in ein roboterunterstütztes System, das wiederum von W&R geliefert wurde.“

Es besteht aus einer Brother TC32-BR mit Zweifach-Palettenwechsler und zusätzlichen CNC-Drehtischen von pL LEHMANN EA510. Dieser ist mit einer Spannbrücke ausgestattet, die nebeneinander fünf Teile fasst. Diese werden von einem Roboter einzeln eingelegt bzw. nach der Bearbeitung entnommen. „Das war ein richtig großer Schritt in Richtung Produktivitätssteigerung, zu der natürlich auch Weiterentwicklungen bei Werkzeugen und Spanntechnik beigetragen haben“, bestätigt Klaus Moriße den Erfolg. „Deshalb haben wir auch gleich ein zweites baugleiches System gekauft.“

Brother Speedio S und Lehmann-High-Speed-Drehtisch
– eine ideale Kombination

2013 entwickelte sich die Zerspanungskapazität im thüringischen Simonswerk erneut in Richtung Leistungsgrenze. Mit einer Neuinvestition wollten die Verantwortlichen nicht nur den Maschinenpark aufstocken, sondern auch einen weiteren Produktivitätssprung machen. Aus den gesammelten Erfahrungen entwickelten sie verschiedene Ideen, wie Klaus Moriße verrät: „Wir hatten uns sogar mit einer Drehmaschinen-Lösung auseinandergesetzt, wobei diese an der realisierbaren Bearbeitungsgeschwindigkeit scheiterte.“ Schließlich traten sie an den bewährten Partner W&R heran, mit dem sie gemeinsam ihre Vorstellungen von einer idealen Fertigungsanlage umsetzten.

Sie wurde 2014 in Betrieb genommen und besteht aus zwei Brother Bearbeitungszentren der neuen Speedio-Serie S 700 X1. Beide sind mit dem neuen Highspeed-Drehtisch EA-511.L von pL LEHMANN ausgestattet und werden gemeinsam von einem Knickarmroboter versorgt. Andreas Zugck, Technischer Leiter bei W&R, erklärt: „Das Besondere dieses Fertigungssystems liegt in vielen Details. Da sind natürlich die Bearbeitungszentren Speedio S 700 X1, die um 20 Prozent schneller sind, als ihre Vorgängermaschinen.

Dazu kommen die Lehmann-Drehtische in High-Speed-Ausführung, die ebenfalls mit sehr schnellen, präzisen Bewegungen aufwarten. Der um 150 mm größere X-Verfahrweg der BAZ ermöglichte uns außerdem, eine Spannbrücke zu installieren, die sechs Bauteile aufnimmt. Mit einem von uns entwickelten Greifer ist es schließlich gelungen, die Spannvorrichtung von der Seite her auf einmal komplett zu beladen, was letzten Endes den Einsatz eines Wechseltisches überflüssig macht.“

Schnelles Drei-Achs-Zentrum

Die Speedio-Serie von Brother ist eine Weiterentwicklung der Brother TC-Baureihe. Es gibt sie seit zwei Jahren in fünf verschiedenen Basisvarianten. Speedio S steht für die Ausführung mit Kreuztisch und ohne Palettenwechsler. Neu ist unter anderem die Steuerung CNC-C00. Sie bringt Verbesserungen hinsichtlich Geschwindigkeit und Genauigkeit mit sich. So liegt die maximale Achsenbeschleunigung der Speedio S 700 X1 (700x400x300 mm Verfahrweg in X/Y/Z) bei 2,2 g in der Z-Achse und bei jeweils 2 g in X- und Y-Achse. „Dadurch dass wir zwei solche Maschinen gegenüber platziert haben, ist quasi ein Doppelspindler entstanden, der besondere Einsparungen in der Rüstzeit ermöglicht“, erklärt Andreas Zugck.

Denn auf Wunsch von SIMONSWERK konzipierte W&R die Systematik der Maschine so, dass sich vor einem Produktwechsel eine der beiden Maschine aus dem Prozess nehmen lässt. Sie kann bereits umgerüstet werden, bevor der Auftrag komplett abgearbeitet ist. Dann kann auf ihr mit dem neuen Produkt begonnen werden, während auf der zweiten Maschine der Produktwechsel durchgeführt wird. So bleibt die Anlage permanent in Betrieb.

Kompakter CNC-Drehtisch

Ein wichtiges Element im neuen Fertigungssystem ist die zusätzliche vierte Achse in Form eines CNC-Drehtisches. Andreas Zugck argumentiert: „Mit einer reinen Vier- oder Fünfachsmaschine hätte das Konzept wirtschaftlich nicht funktioniert. Da wäre der Bearbeitungsraum derart eingeschränkt, dass wir maximal zwei Teile hätten aufspannen können. Sicher keine sechs, wie wir es hier realisieren konnten.“

So installierte W&R auf den beiden Speedios S 700 X1 je einen CNC-Drehtisch EA-511.L von pL LEHMANN. Für Andreas Zugck kam dieses High-Speed-Modell gerade rechtzeitig auf den Markt, denn „wir hatten hier eine stramme Zeitvorgabe zu erfüllen. Der EA-511 bietet auf Brother-Maschinen mit seinen maximalen 100 U/min fast die doppelte Geschwindigkeit wie die ‚normale‘ Variante EA-510. Damit passt er ideal zu den schnellen Bewegungen des BAZ.“

Der Lehmann-Drehtisch EA-511 überzeugt außerdem durch hohe Dynamik, lange Einschaltdauer und sehr kurze Taktzeiten von beispielsweise 0,25 s/90°. Das prädestiniert ihn für kleine bis mittlere Lasten, kurze Bearbeitungen und hohe Stückzahlen im Positionierbetrieb. Andreas Zugck ergänzt: „Den größten Vorteil der Lehmann-Tische sehe ich in der Baugröße. Meines Wissens sind alle Wettbewerbsprodukte breiter, so dass wir in diesem Fall vermutlich das sechste Teil nicht draufbekommen hätten. Zudem ist die Klemmkraft im Verhältnis zu der Größe des Grundkörpers beachtlich.“

Auch Produktionsleiter Stephan Ruhe ist mit der Wahl sehr zufrieden: „Wir kennen die Firma Lehmann schon seit der ersten Brother-Maschine. Abgesehen von ein paar Verschleißerscheinungen tut der dort installierte Drehtisch auch heute – nach 13 Jahren im Zweischicht-Betrieb – zuverlässig seinen Dienst. Auf den beiden Roboter-Maschinen Brother TC-32 sind ebenfalls Lehmann-Drehtische im Einsatz, das ganze Jahr im Dreischichtbetrieb. Das ist schon eine gewaltige Aufgabe für so eine zusätzliche CNC-Achse, und die erfüllt sie bravourös.“

Mehrfach-Greifer fürs Beladen und Entnehmen

Zur hohen Wirtschaftlichkeit des neuen Fertigungssystems trägt das integrierte Materialflussmanagement bei, das als Kernelement einen Roboter mit doppeltem Mehrfach-Greifer fürs Beladen und Entnehmen besitzt. Die Rohlinge werden manuell in eine Vorrichtung gelegt, die an ein Kuchenblech erinnert. Diese wird von außen in ein Regal geschoben, auf das der Roboter innerhalb der Zelle Zugriff hat. So kann der Maschinenbediener einen Teilepuffer anlegen, der die Anlage für einige Stunden auslastet.

Besonders wichtig ist die Präzision des Ablageblechs, die es dem Roboter ermöglicht, mit seinem Mehrfach-Greifer die Rohlinge exakt und fehlerfrei aufzunehmen. Diese Präzision setzt sich beim seitlichen Einlegen der Teile in die Spannvorrichtung auf der Maschine fort. „Dieser Vorgang stellt durch den weit auskragenden Greifer eine besondere Schwierigkeit dar. Allerdings haben wir diesen Vorgang gemeinsam mit W&R schnell in den Griff bekommen, so dass jetzt ein prozesssicherer Ablauf gewährleistet ist“, sagt Stephan Ruhe.

Nach dem Zerspanen entnimmt der Greifer die fertig bearbeiteten Bauteile und legt sie auf ein Förderband ab. Von dort fallen die Flügel- und Rahmenteile sortenrein in beigestellte Kisten, die dann zum Gleitschleifen und zur Weiterbehandlung transportiert werden. Durch den äußerst effizienten Be- und Entladeprozess konnte auf den Wechseltisch an den Bearbeitungszentren verzichtet werden, was den Gesamtkosten und damit der Amortisationszeit zu Gute kam.

Kontinuierlich verbessert

Wie sehr sich die Zerspanung bei SIMONSWERK Heiligenstadt weiterentwickelt hat, lässt sich an den Tectus-Scharnierteilen nachvollziehen. Klaus Moriße nennt Zahlen: „Der Doppelspindler benötigt im Gegensatz zu den manuell beschickten Einspindlern nur noch etwa 85 Prozent der Bearbeitungszeit. Auf den automatisierten Einspindler-Maschinen von Brother konnte die Bearbeitungszeit auf 74 Prozent abgesenkt werden. Bei der neuen Anlage konnten wir sogar auf 42 Prozent der Bearbeitungszeit verkürzen.“

Eine beachtliche Absenkung der ursprünglichen Bearbeitungszeiten, zumal bei der hohen Geschwindigkeit auch die erforderlichen Genauigkeiten eingehalten werden, wie Stephan Ruhe ergänzt: „Vor allem die von zwei Seiten erzeugten Durchgangsbohrungen sind ein entscheidendes Qualitätsmerkmal. Hier müssen die Maße im Hundertstel-Millimeterbereich stimmen, was im Wesentlichen der Umschlaggenauigkeit der Lehmann-Drehtische zuzuschreiben ist.“

Letztendlich bestätigt die Langzeitprüfung der fertigen Scharniere im eingebauten Zustand die hohe Zerspanungsqualität. 800.000 Spiele auf dem Prüfstand ohne ein Problem – damit erfüllen die Tectus-Bänder auch die Anforderungen der anspruchsvollsten Kunden.

 

Mehr Informationen zur W&R GmbH:

Kontakt  Herstellerinfo 
W&R Industrievertretung GmbH
Sankt-Florian-Straße 8-10
55252 Mainz-Kastel
Tel.: 06134 - 18 45 - 0
Fax: 06134 - 18 45 - 60
E-Mail: info@w-r-brother.de
www.w-r-brother.de
 

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