Werkzeug- und Formenbau Automation ist das Mittel der Wahl zur Steigerung der Produktivität

Die Automation wird heutzutage im Werkzeug- und Formenbau als ein wichtiger Ansatz für die Wettbewerbsfähigkeit gegenüber Anbietern aus Billiglohnländern gesehen. Das ist sie ohne Zweifel. Das heißt jedoch nicht Automation um jeden Preis – häufig geht es auch einfacher, beispielsweise mit einfachen Handlingsystemen für Elektroden und Werkstücke.

Anbieter zum Thema

AGTOS Gesellschaft für technische Oberflächensysteme mbH GmbH

CMS Automatisme

Mikron Switzerland AG, Division Tool

Carl Hirschmann GmbH

Besonders innerhalb der zurückliegenden zwei Jahre sind nach Auffassung des Spannsystemspezialisten Hirschmann in Fluorn-Winzeln zunehmend ganzheitliche Automatisierungslösungen nachgefragt worden. Gemeint ist damit die Verknüpfung des gesamten Maschinenparks durch einen oder mehrere Roboter oder Handlingsysteme. Was dadurch auf diese Werkzeugbauer zukommt, wird allerdings erst bei der Erstellung einer solchen Anlage deutlich.

Bei der Verknüpfung vieler verschiedener Maschinentypen, vom Fräsen über das Senkerodieren bis hin zum Drahterodieren – und dann noch die 3D-Messmaschine einbinden, deren Daten dann wieder in die einzelnen Maschinen gelangen müssen, damit der nächste Fertigungsschritt nicht ins Stocken kommt – wird oft vergessen, dass es auch anders, einfacher und nicht selten effizienter geht. Die Fragen, die sich jeder, der das Automatisieren der Fertigung plant, stellen sollte, sind:

• Ist es besser, alle Maschinen miteinander zu verknüpfen, oder kleine effiziente Produktionszellen zu bilden?
• Ist es sinnvoll, Fertigungsarten mit stark unterschiedlichen Bearbeitungszeiten miteinander zu verbinden?
• Möchte man eine High-End-Lösung mit allem technisch Machbaren oder achtet man auf wirtschaftlich sinnvolle Einheiten, die den höchsten Fertigungsdurchsatz bringen?

Einfaches Handlingsystem bestückt Erodiermaschinen

Hirschmann bietet zwei Arten des Handlings für alle anfallenden Automationslösungen: Erobot und 6-Achs-Roboter. Der Erobot ist die einfachste Art des Werkstücks- oder Elektrodenhandlings. Bild 1 zeigt diese „Plug-and-Play“-Lösung. Eine Senk- oder Drahterodiermaschine oder eine Fräsmaschine kann so auf einfache Art Elektroden und/oder Werkstücke einwechseln.

Für anspruchsvollere Aufgaben verwendet Hirschmann Roboter von Fanuc Robotics (Bild 2). Mit einem 6-Achs-Roboter lassen sich alle Arten von Maschinen einzeln oder in Mehrmaschinenbedienung automatisch mit Werkstücken und/oder Elektroden bestücken. Besonders die Produktion mit Drahterodiermaschinen, ausgerüstet mit einem 6-Achs-Roboter, bietet ungeahnte Möglichkeiten (Bild 3), wird betont. Die große Beweglichkeit dieser Roboter lässt auch schwierige Wechselpositionen zu.

Anspruchsvolle Aufgaben übernehmen Roboter

Mit der Installation eines 6-Achsen-Roboters lassen sich problemlos Produktionszellen mit einer, zwei oder mehr Maschinen erstellen. Bei Mehrmaschinenbestückung liegt der Fokus von Hirschmann auf der Abstimmung der Produktionsprozesse. Sie müssen gut zu beherrschen sein. Tritt eine Störung auf, darf nicht die gesamte Produktion zum Erliegen kommen. Allein deshalb „prüfe, wer sich an die Automation bindet“, empfiehlt das Unternehmen.

Wird die Automation richtig verstanden und umgesetzt, bieten sich wirtschaftlich sehr interessante Lösungen. Zum Beispiel die automatische Bestückung einer HSC-Fräsmaschine mit unterschiedlichen Werkstücken, verknüpft mit einem einfachen Jobmanagement (Bild 4).

Überaus kostenorientiert wird die Automation vor allem in Verbindung mit neuen Techniken, denen andere, wesentlich kostenintensivere Alternativen, entgegenstehen. Bestes Beispiel ist die automatisierte PKD-Erodiermaschine, die rotationssymmetrische Werkzeuge, die mit PKD- oder CBN-Schneidplatten bestückt werden, mannlos bearbeitet (Bild 5). Zum Preis einer herkömmlichen Werkzeugschleifmaschine erhält der Kunde laut Unternehmen damit eine komplette automatische Produktionszelle. Die Werkzeugrohlinge werden ins Magazin eingelegt und die Programme der einzelnen Schneidengeometrien bereitgestellt. Während die Anlage (vor allem auch Einzelstücke) produziert, können die nächsten Werkzeugrohlinge mit den dazugehörenden Programmen vorbereitet werden. Die Drahterodiermaschine produziert so mannlos Fräswerkzeuge.

Automationseinrichtungen steigern die Produktivität

Ein- und Mehrmaschinen-Automationslösungen erhöhen die Produktivität eines Unternehmens. Die Investitionen liegen oft weit unter denen anderer Alternativen. Einzig die Werkstück- oder Elektrodenaufnahmen müssen einen zuverlässigen und präzisen Wechsel gewährleisten.

Weniger ist auch mehr, wenn es um die Referenzierung von Elektroden oder kleinen Werkstücken geht, wie das von Hirschmann entwickelte neue Referenzsystem Prisfix zeigt. Es ist eine einfache Art der Referenzierung. Die Idee, die dabei Pate stand, ist so einfach wie die Handhabung des neuen Referenzsystems, so das Unternehmen.

Zunächst stellten sich die Entwicklungsingenieure die Frage, ob denn beim Senkerodieren oder HSC-Fräsen immer eine, zum Teil teuere, Palette erforderlich ist. Schließlich dient eine Palette lediglich als einheitliche Referenz-Basis. Durch diese Basis kann eine Elektrode oder ein Werkstück von einem Bearbeitungsprozess zum nächsten befördert werden. Diese Beförderung kann manuell aber auch automatisiert erfolgen. Auch die Voreinstellung von Werkstücken und/oder Elektroden ist dadurch möglich. Wichtig ist dabei eine hochpräzise Positionier- und Wiederholgenauigkeit.

Das neue Referenzsystem Prisfix, bei dem keine Palette mehr notwendig ist, besteht aus vier Z-Anlagen und vier X-Y-Referenzprismen und funktioniert relativ einfach: Auf der Elektrode oder dem kleinen Werkstück wird ein Bohrbild gefertigt: vier Bohrungen mit 5 mm Durchmesser zur Aufnahme der Referenzprismen, vier Gewindebohrungen M5 für die Z-Anlagen sowie eine Gewindebohrung M12 × 1,25 für den Spannzapfen. Die Z-Anlagen und der Spannzapfen werden eingeschraubt. Die X-Y-Referenzprismen werden mit aushärtbarem Klebstoff benetzt und in die 5-mm-Bohrungen eingesetzt und die Elektrode oder das Werkstück in einen Spanner eingespannt. Die Prismen passen sich der Form des Spanners an und erhalten ihre Lage. Anschließend härtet der Klebstoff aus.

Stellt sich nun die Frage, „hält das denn?“ Natürlich, sowohl der Elektrodeneinsatz als auch die Fertigung mit dem neuen Referenzsystem in HSC-Maschinen sind ausführlich getestet worden, betont der Hersteller. Die Ergebnisse der Tests zeigen eine außergewöhnliche Steifigkeit des Prisfix-Systems, die herkömmlichen Palettensystemen in keiner Weise unterlegen ist, heißt es weiter. Die stoffschlüssige Verbindung sei durch die Art der Montage fest mit dem Werkstück oder mit der Elektrode verbunden. Verschiebungen durch den Einsatz mehrschichtiger Materialkomponenten seien ausgeschlossen.MM

Weitere Informationen: Hirschmann GmbH, 78737 Fluorn-Winzeln, Tel. (0 74 02) 1 83-0, info@hirschmanngmbh.com

Senkerodieren: Konturbearbeitung an filigranen Mikroteilen

Die neue Senkerodiermaschine Premium AP1L von Sodick ist den Angaben nach speziell für Sub-Mikron-Anwendungen entwickelt worden. Besonders geeignet ist die Senkerodiermaschine für anspruchsvolle Anwendungen, beispielsweise in der Medizintechnik, in der optischen Industrie sowie in der Luft- und Raumfahrttechnik, so das Unternehmen.

Die kompakte Maschine hat eine Reihe von neuen Funktionen, zum Beispiel einen absenkbaren Tank, und verschiedene Automatisierungsoptionen und baut auf der technischen Konzeption der vorherigen Senkerodiermaschine AP1L auf. Als besondere Merkmale nennt der Hersteller die stabile Konstruktion mit Keramiktisch, eine verbesserte Spulenkühlung, die Hochpräzisionseinheit R-Head sowie die für diese Maschinenklasse überdurchschnittlich großzügigen Maße des Arbeitsbehälters und die Verfahrwege in den X-, Y- und Z-Achsen von 200, 120 und 200 mm.

Die Senkerodiermaschine Premium AP1L ermöglicht laut Unternehmen die hochpräzise Bearbeitung mit der Dynamik der Linearmotortechnik und bietet viele damit in Zusammenhang stehende Vorteile wie reduzierte Elektrodenkosten, exakte Formen und Gestaltung sowie spülfreie Bearbeitung. Dies wiederum führe zu einer Verringerung der gesamten Bearbeitungskosten und einer Reduzierung der Fertigungszeiten – allesamt Einsparungen, die sich durch die Einführung eines integrierten Automatisierungssystems an der Premium AP1L weiter vervielfältigen.

Der automatische Werkzeug- und Palettenwechsler Robotize kann bis zu 40 Elektroden/Palettenhalter in zwei Gestellen aufnehmen. Der sechsachsige Yaskawa-Roboter ermöglicht eine Präzisionspositionierung von ±0,02 mm und eine durchschnittliche Bewegungsbeschleunigung von 260º/s. Das maximale Elektrodengewicht beträgt dann inklusive Halter/Palette rund 1,3 kg bei einer maximalen Elektrodengröße von 51 mm und einer maximalen Elektrodenlänge inklusive Halter von 101 mm. Das zulässige Werkstückgewicht ist 25 kg.

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