Anwendungsbeispiel für Werkzeugmaschinen

Die Pick-Up-Drehmaschine IVS-200 mit vertikal angeordneter Spindel wurde von Yamazaki Mazak gezielt auf vollautomatischen Betrieb und Nebenzeitenreduzierung ausgelegt. Ein Hauptmerkmal im Anlagenkonzept ist ein schneller Wechsel der Werkstücke. Dazu gehört deren Bereitstellung und Transport. Eine ideale Aufgabe für das Kettenfördersystem VarioFlow von Rexroth.

Das Konzept der vertikalen Pick-Up-Drehmaschinen ist bestens geeignet für die Bearbeitung von Serienteilen in mittleren bis großen Stückzahlen. Vertikal angeordnete Spindeln mit entsprechenden Verfahrwegen in der X- und Y-Achse ermöglichen das Abgreifen von Werkstücken direkt mit dem Spannfutter von einem Werkstückträger oder einem Fördersystem. Das spart aufwändige Be- und Entladeeinrichtungen. Neben den geringeren Investitionen stehen die Reduzierung von Nebenzeiten und die Steigerung der Produktivität im Vordergrund.

Bei der Konzeption der IVS-200, einer neuen Vertikaldrehmaschine mit Selbstladesystem, war die Optimierung der Bearbeitungszeiten durch die Verwendung einer leistungsstarken Spindel. Weitere Ziele waren die Verringerung der Nebenzeiten durch hohe Beschleunigung und Verzögerung sowohl der Spindel als auch der Achsantriebe. Spindeldrehzahlen bis 7.000 min-1 und Beschleunigungen von 0 bis 5.000 min-1 in 1,8 Sekunden oder Umschaltzeiten von nur 0,17 Sekunden gehören zu den herausragenden Eigenschaften dieser Maschine. Eilganggeschwindigkeiten in der X-Achse von 110 m/min mit Beschleunigungen von 0,9 G setzen neue Maßstäbe beim Werkstück-Handling.

Die Art der Werkstückzuführung in den Beladeraum dieser Vertikaldrehmaschine ist applikationsspezifisch frei wählbar. Von der Schwerkraftrutsche bis zum Palettentransportsystem stehen alle Möglichkeiten offen. Da die schnelle Werkstückzuführung entscheidende Auswirkungen auf die Nebenzeiten hat, ist sie ein wichtiger Bestandteil im Gesamtkonzept der Anlagen. Aus diesem Grund bietet Mazak optional standardisierte Lösungen basierend auf dem modularen VarioFlow-Kettenfördersystem von Rexroth.

Angepasste Lösungen aus dem Baukasten

Bestehend aus einer Kunststoffgliederkette, geführt in einem Aluminiumprofil, mit Komponenten wie Kurvenrädern, Antriebsstationen und Stoppern, bietet VarioFlow ideale Module, um einfach angepasste Lösungen sogar mit kritischen Streckenführungen zu realisieren. Abgestimmt auf den Aluminiumprofil-Baukasten und kompatibel zu den Transfersystemen von Rexroth können spezifische Aufgaben ohne Sonderkonstruktionen aus dem Baukasten gelöst werden. Die nahezu geschlossene Kettenoberfläche ermöglicht den Transport auch kleinerer Bauteile direkt auf der Oberfläche. Alternativ können die Teile auf Werkstückträgern aus bearbeiteten Kunststoffteilen platziert werden, wie beim Standard-Werkstücktransport der IVS-200-Vertikaldrehmaschine.

In Zusammenarbeit mit Rexroth entstand, abgestimmt auf den Beladeraum der Maschine, eine besondere Streckenführung, die getrennte Bereitstellungs- und Ablagepositionen bietet. Nach Entnahme eines Werkstücks durch die Pick-Up-Spindel wird der leere Werkstückträger aus dem Beladeraum transportiert, in einer engen Kurve umgelenkt und auf einer Gegenstrecke in den Beladeraum zurückgeführt. Gleichzeitig rückt eine neue Palette mit einem zur Bearbeitung bestimmten Werkstück nach. So stehen zum Teilewechsel immer ein leerer und ein bestückter Werkstückträger bereit. Die Wartezeiten für die Palettenzuführung entfallen. Das Transportsystem VarioFlow trägt dazu bei, Werkstückwechselzeiten im Idealfall bis unter 5 Sekunden zu realisieren.

Standardvarianten für Einzel- und Doppelmaschinen

Je nach Anforderung werden die Vertikaldrehmaschinen einzeln, paarweise oder zu mehreren verknüpft eingesetzt. Für Werkstücke, die beidseitig auf Vorder- und Rückseite zu bearbeiten sind, ist die Kombination von zwei oder mehreren Maschinen üblich, abhängig von Stückzahl und Aufteilung der Arbeitsgänge. Mazak bietet zwei Standardversionen für den Werkstücktransport auf Paletten mit einem universellen Montageflansch an. Dieser Montageflansch ist an unterschiedliche Teile auch mit komplexer Geometrie anpassbar.

Die Beschickung einer einzelnen Maschine erfolgt über eine in L-Form aufgebaute Strecke mit integriertem Kurvenradantrieb. Für die Verknüpfung von zwei Maschinen zur Vor- und Rückseitenbearbeitung wird die Strecke vom Beladeraum der ersten Maschine zur gegenüber liegenden Seite verlängert, um so eine gerade Verbindung zur komplementär aufgebauten Rückseitenbearbeitung herzustellen. In dieser Variante wird statt dem Kurvenradantrieb ein Verbindungsantrieb verwendet. Eine Antriebsvariante, die die Vorteile höherer Zugkraft mit der automatischen Kompensation einer über längere Nutzungsdauer eintretenden Kettendehnung vereint. Beide Varianten sind mit einem Rückhaltesystem zur Medienrückführung ausgerüstet.

Neben den standardmäßigen 90-mm-Ketten und den robusten, medienbeständigen Gleitleisten aus PVDF (Polyvinylidenfluorid) können für besonders raue Umgebungsbedingungen Ketten mit gehärtetem, rostfreiem Stahlbelag und Stahlgleitleisten verwendet werden. Die benötigten Stopper und Endschalterhalter stammen aus dem Baukasten der Rexroth-Transfersysteme. Dank der bewährten 10-mm-Befestigungsnut sind alle Komponenten systemkompatibel. Das gilt ebenso für den Aluminiumprofil-Baukasten, was die Angliederung einer Wendestation erleichtert. Diese Station wird an die Verbindungsstrecke zwischen den Maschinen für Vor- und Rückseitenbearbeitung angedockt. Sie besteht hauptsächlich aus Komponenten des Programms von Rexroth. Sie übernimmt das Wenden der Werkstücke um 180°, um sie weiter zu bearbeiten.

Bereit für jede Aufgabe

Viele Anwendungen erfordern mehr als nur zwei angeschlossene Maschinen. Hier ist die Modularität von VarioFlow ein entscheidender Vorteil bei der Realisierung individueller Förderstrecken und Verknüpfungen. Dazu der zuständige Leiter der Engineering-Abteilung der Yamazaki Mazak GmbH in Göppingen Dr. W. Kaestner: „Die Werkstückzuführungen, für die auf Automatikbetrieb ausgelegten Vertikaldrehmaschinen, sind häufig in Abhängigkeit des jeweiligen Einsatzfalles zu gestalten. Deshalb ist es für uns besonders wichtig, zu den Standardlösungen für Einzel- und Doppelmaschinen über ein offenes System zu verfügen, mit dem quasi jede Aufgabe aus dem Baukasten realisierbar ist. Die Flexibilität des VarioFlow-Transportsystems gibt uns die Möglichkeit Maschinen in beliebiger Konfiguration zu verknüpfen, andere Prozesse zu integrieren oder Verbindungen in Fertigungslinien herzustellen. Selbst nachträglich sind Anpassungen oder Ergänzungen z. B. mit Werkstückspeichern oder Identifikationssystemen leicht machbar. Für unsere Kunden bedeutet das eine enorme Flexibilität.“

Die VarioFlow-Transportsysteme arbeiten autark mit eigener Steuerungstechnik basierend auf der CL151-Steuerung von Rexroth. Ausgerüstet mit zusätzlichen E/A-Modulen übernimmt diese alle Funktionen der Anlage. Dazu gehört auch der Handshake-Prozess zur Mazak-Dialogprogrammiersteuerung. Von der Hardware bis zur Software liefert die Bosch Rexroth AG komplette Lösungen für den Werkstücktransport der vertikalen Pick-Up-Drehmaschine von Mazak.