Productronica 16X EMO2003 Chameleon EMO2015_1 Doublegripper EMO2015_2

Automatisierung im Werkzeug- und Formenbau

oder: erfolgreiche Automatisierung trotz Losgröße 1


Gegenüberstellung der Anforderungen in der Serien und der Einzelteilfertigung

  Serienfertigung Einzelteilfertigung
Werkstückfixierung: Speziell auf das in Serie zu fertigende Bauteil abgestimmte hydraulische oder pneumatische Spannvorrichtung, welche fest auf dem Tisch der Werkzeugmaschine fixiert ist. Fixierung des Werkstücks mittels Schraubstock, Spannpratzen o.ä. welche auf Paletten montiert werden. Diese Paletten werden wiederum in einem auf dem Maschinentisch fixierten Spannfutter (Nullpunktspannsystem) gespannt.
Werkstückgreifer: Der Greifer ist nur für dieses eine Werkstück vorgesehen und zu gebrauchen. Ein Greifer kann alle Werkstücke aufnehmen, da diese auf standardisierten Paletten sind. Die Palette wird vom Greifer aufgenommen und in den Arbeitsraum der Werkzeugmaschine eingewechselt.
Werkstückmagazine: Da Werkstücke normalerweise nicht palettisiert sind (wg. der Kosten), werden die Magazinablagen oft an die Werkstückform angepasst und sind so nur für dieses Werkstück zu gebrauchen. Müssen in der Lage sein, die Palette aufzunehmen und sind so von der Werkstückform unabhängig. Um beim Besücken des Magazins Fehler zu vermeiden, empfiehlt sich der Einsatz einer Werkstückidentifikation.
Rüstzeit: Die Rüstzeit ist nahezu vernachlässigbar. Je höher die Anzahl der produzierten Teile, desto geringer ist der Anteil der Rüstzeit pro Teil. Für jedes einzelne Teil ist ein Rüstvorgang notwendig. Dieser umfasst das Spannen des Werkstücks sowie das Ausrichten. Sind diese Vorgänge weitgehend automatisiert, so kann die Rüstzeit deutlich minimiert werden.
Software: Da meist nur M-Codes zum Ein- und Ausbringen von Werkstücken sowie zur Meldung von Zuständen übermittelt werden, reichen die Möglichkeiten, die die Steuerung der Werkzeugmaschine bietet in der Regel aus. Zellenmanagement - Software ist notwendig um:
  • die Auslastung der im System integrierten Maschinen zusteuern.
  • den Werkstücken die entsprechenden Bearbeitungs- und Messprogramme zuzuordnen.
  • Prioritäten für die einzelnen Werkstücke zu vergeben.
  • flexibel auf Änderungen / Notfälle reagieren zu können.
Personal: Ziel der Automatisierung von Serienteilen ist die wirtschaftliche Herstellung einer großen Anzahl von Teilen mit geringstmöglichem Personal- und Zeitaufwand. Qualifiziertes Personal wird für die erstmalige Einrichtung der Fertigungszelle sowie für die laufende Qualitätskontrolle der produzierten Teile benötigt. Der Betrieb der Zelle läuft weitgehend mannlos. Es muss für ausreichend Werkstücke und Werkzeuge gesorgt werden. Die Automatisierung im Werkzeugbau zielt darauf ab, die Laufzeiten der Werkzeugmaschinen zu erhöhen. Dies wird zum Einen erreicht durch Minimierung von Rüstzeiten (bzw. dem Hauptzeitparallelen Rüsten) und zum Anderen durch die Nutzung der Nacht- und Wochenstunden und -nicht zu vergessen- Pausenzeiten. Der Bediener einer FMC (Flexible Manufacturing Cell, zu Deutsch: flexiblen Fertigungszelle) muss:
  • die innerhalb der Zelle ablaufenden Prozesse (z.B. Erodieren, Fräsen, Messen, ...) kennen.
  • aus CAD / CAM Daten die benötigten Geometrien und deren Position extrahieren und daraus Mess- und Bearbeitungsprogramme erstellen, welche wiederum den zu bearbeitenden Werkstücken zugeordnet werden.
  • die Bearbeitungsabfolge mittels Zellen- bzw. Jobmanagement festlegen und den entsprechenden Werkzeugmaschinen zuordnen.
Die Arbeit des Werkzeugmachers bzw. Zerspanungsmechanikers verlagert sich von der Maschine hin zur Arbeitsvorbereitung und zum Datenmanagement.