Effizienter im Takt

Marginale Spalte

Rüsten in Rekordzeit: Die RV 10 Flexmaster verfügt über einen vertikalen Schaltteller mit zehn Spannstationen.
Foto: Winema Maschinenbau GmbH

Steuert bis zu vier elektrohydraulische Achsen: die HNC100® Serie 3X.

Die RV 10 Flexmaster schafft 20 Prozent mehr Ausbringung.
Foto: Winema Maschinenbau GmbH

März 2012

 

Mit höchster Flexibilität, minimalen Rüstzeiten und extrem kurzen Nebenzeiten brechen Rundtaktmaschinen wie die Winema RV 10 Flexmaster in die Domäne kurvengesteuerter Maschinen ein. Konstrukteur Eckhard Neth, Geschäftsführer der Winema Maschinenbau GmbH, über den Weg zur maximalen Ausbringung.

 
 

Unsere Kunden wollen höchste Ausbringung bei möglichst kurzen Umrüstzeiten. Dies gilt insbesondere bei preissensiblen Massenprodukten wie Steckerstiften, Nockenscheiben oder Kabelverbindern aus verschiedensten Metallwerkstoffen. Nebenzeiten von unter 0,3 Sekunden waren aber bislang nur mit kurvengesteuerten Maschinen realisierbar, die beim Zerspanungsprozess Kompromisse einfordern und nicht selten Rüstzeiten von einer halben bis zu zwei Schichten benötigen.

Mit der neu entwickelten RV 10 Flexmaster für kleine Werkstücke ab zwei bis maximal 13 Millimeter Durchmesser steigert Winema jetzt die Produktivität um 20 Prozent im Vergleich zu bislang verfügbaren Lösungen. Unsere Rundtaktmaschine überzeugt mit einer Komplettrüstzeit von rund 1,5 Stunden – vier- bis sechsmal schneller als eine vergleichbar ausgestattete kurvengesteuerte Maschine.

Bei Teilefamilien mit einem Jahresvolumen von fünf bis zehn Millionen Stück überbieten wir die Geschwindigkeit der kurvengesteuerten Alternative und kombinieren sie mit den Vorteilen der CNC-Technologie für eine höhere Flexibilität. Diese Anforderungen löste bisher kein Maschinenhersteller für das genannte Werkstückspektrum zufriedenstellend. Sehr hohe Steifigkeit der belasteten Komponenten und Masseoptimierung der bewegten Bauteile sowie kleinste Fertigungstoleranzen beherrschen die hochdynamischen Prozesse.

54 elektrische und hydraulische CNC-Achsen

Aufgrund der kompakten Bauform kommen für die Linearbewegungen nur hydraulische Antriebe infrage. Sie ermöglichen hohe Beschleunigung und ein sehr dynamisches Regelverhalten. Dabei werden verschleißanfällige Bauteile zur Kraftübertragung obsolet. Darüber hinaus kann die vom Antrieb produzierte Wärme an der Hydraulikstation außerhalb der Werkzeugmaschine problemlos abgeführt werden – das reduziert die thermische Belastung deutlich.

Aus unserer Sicht bietet Rexroth das einzige am Markt verfügbare Komplettsystem aus Steuerung, Hydraulikreglern und Regelventilen aus einer Hand. Bei der Neuentwicklung setzten wir deshalb erstmals auf die CNC-Systemlösung IndraMotion MTX. Sie erfüllt alle Anforderungen an Regelgüte und Dynamik bei einer großen Anzahl von Achsen. In der Ausprägung MTX performance regelt sie die 54 CNC-Achsen der RV 10 Flexmaster, 27 davon sind IndraDrive Spindelantriebe.

Durch die schlanke Architektur kann der CNC-Kern auch die komplexen Aufgaben der Flexmaster in kürzester Zeit abarbeiten und reduziert damit Nebenzeiten. Der hochdynamische Torquemotor trägt ebenfalls zur Erhöhung der Ausbringung bei. Er positioniert den Schaltteller so präzise, dass die hydraulisch geklemmte Stirnradverzahnung sofort greifen kann. Damit konnten wir unproduktive Nebenzeiten auf unter 0,3 Sekunden senken.

Beste Funktionalität bei Steuerung, Bedienoberfläche und Datenhandling

Unsere Rundtaktmaschinen mit sehr vielen Achsen stellen besondere Anforderungen an die Funktionalität der Steuerung, die Bedienoberfläche und an das Datenhandling. Unsere jahrelange Erfahrung auf ein neues Steuerungskonzept zu übertragen und mit diesem Schritt weitere Verbesserungen einzuführen, stellt eine große Herausforderung dar. Doch bereits in der Entwicklungsphase brachten uns mehrere Labortests bei Rexroth voran.

Durch Simulationen konnten wir die regelungstechnischen Grundlagen der mechanischen Bauteile im Hinblick auf die angestrebte Regelgüte entscheidend verbessern. Es wurden nicht nur alle Anforderungen des Pflichtenhefts erfüllt, während der überaus konstruktiven und kreativen Zusammenarbeit entstanden auch weitere Ideen, um den Bedienkomfort und die Rüstfreundlichkeit zum Serienstart nochmals zu optimieren.

Die mikrometergenaue Regelung der hydraulischen Vorschubachsen übernimmt das Motion Control-System HNC100®-3X von Rexroth. In seiner Software berücksichtigt es alle Besonderheiten der Fluidtechnologie und entkoppelt damit die Antriebs- von der Steuerungsebene. Für die elektrische Inbetriebnahme der Hydraulikachsen stellt IndraWorks die gleichen Softwaretools wie für die anderen Antriebe bereit, das vereinfacht unsere Arbeit erheblich. Und, ganz entscheidend: Die Steuerung IndraMotion MTX mit HNC/IAC-Regelungstechnik ist für unsere Anforderungen einzigartig, wir kennen kein vergleichbar leistungsfähiges System am Markt.

Echtzeitkommunikation verkürzt Zykluszeit

Alle elektrischen und hydraulischen Antriebe kommunizieren via sercos mit der Steuerung. Der Ethernet-basierte Automatisierungsbus nutzt streng deterministische Echtzeitmechanismen. Durch die Kombination der HNC mit sercos und der IndraMotion MTX können wir die Ausbringung im Vergleich zu bislang verfügbaren Lösungen um 20 Prozent steigern und beherrschen auch problemlos die Doppelbearbeitung von gleich- zeitig zwei Werkstücken.

Die Steuerung koordiniert parallel eine Vielzahl von Bearbeitungen. Vordefinierte Funktionen haben das Engineering vereinfacht. Dabei ist es natürlich ein Vorteil, dass wir die gesamte Automatisierung aus einer Hand geliefert bekamen, was die Abstimmung der Schnittstellen deutlich erleichtert. Rexroth hat uns in der gesamten Entwicklungsphase bei allen Technologien intensiv unterstützt und damit unsere Time-to-Market erheblich verkürzt.

 

Der Autor

 

Eckhard Neth,

Geschäftsführer

Winema Maschinenbau GmbH

www.winema.de