Kracht
Automatisierung der Serienfertigung für kleinere Losgrößen - KRACHT
Kundenprofil
Die Kracht GmbH ist Hersteller von Zahnradpumpen, Durchflussmesstechnik, Hydraulikkomponenten und Ventilen. Eingesetzt werden die qualitativ hochwertigen Bauteile und -gruppen beispielsweise zur Schmierung von Windkraft- und Schiffsgetrieben, in Dosier- oder Mischanlagen und bei der Herstellung von PU-Schäumen sowie in der Prüfstandstechnik. Die Hydraulikkomponenten werden in stationären und mobilen Anlagen eingesetzt.
350 Mitarbeiter zählt das Familienunternehmen heute, das in zweiter Generation von dem geschäftsführenden Gesellschafter Heiko Zahn geführt wird. Er hat in der Nachfolge seines Vaters das Unternehmen neu aufgestellt und den Bereich Sonderlösungen gestärkt. Neben Großkunden bedient man auch viele kleinere Betriebe. „Wir haben unser Produktportfolio sehr breit und sehr tief angelegt und sorgen mit Komplettlösungen z.B. in der Durchflussmesstechnik, im Anlagenbau und bei Ölbefüllanlagen dafür, dass unsere Kunden rundum versorgt werden“ erläutert Heiko Zahn. Um schnell auf Kundenanforderungen reagieren zu können produzieren wir in der Regel in Stückzahlen 5 bis 300. Das heißt, wir haben viele unterschiedliche Teile gleichzeitig zu bearbeiten – da muss eine Maschine viel können.“ Eine Maschine, die das definitiv kann, ist die Mazak HCN- 6800. Das 4-Achs-Horizontal-Bearbeitungszentrum HCN wurde für eine hocheffiziente Bearbeitung unterschiedlichster Werkstücke konzipiert. Die robuste Maschinenkonstruktion bringt eine hohe Verwindungssteifigkeit für Schwerzerspanung und hochgenaue Schlichtbearbeitung. Neben der Standardspindel mit 10.000 1/min sind eine hochtourige Spindel mit 16.000 1/min sowie eine Spindel mit hohem Drehmoment und 8.000 1/min verfügbar.
Heiko Zahn, Jürgen Kaun und Wilfried Blaak haben das Konzept der HCN-6800 mit Palletech-System gemeinsam erarbeitet.
Große Teilevielfalt möglich mit der richtigen Automatisierung
Für die Verantwortlichen bei Kracht aber war etwas anderes von entscheidender Bedeutung: die Maschinen der HCN-Baureihe sind mit perfekt auf die Maschinen abgestimmten Systemen automatisierbar. Dazu gehören z.B. Palettenwechlser und Roboterbeladung, Multi Pallet Pool Lösungen (MPP) sowie die Palletech-Systeme. Die Palletech Manufacturing Cell erlaubt die mannlose Fertigung auf einer Maschine mit einem auf der gleichen Ebene angeordneten Palettenlader mit einer Kapazität von 6 Palettenplätzen und einer Ladestation. Bis zu 15 Maschinen mit dann insgesamt 240 Paletten und 8 Ladestationen können mit diesem System verkettet werden. Für eine erweiterte mannlose Fertigung über mehrere Schichten hinweg bietet sich das Palletech High Rise System an, bei dem auf zwei bzw. drei Ebenen Palettenplätze angeordnet sind. Auch bei diesem System können bis zu 15 Maschinen mit 240 Paletten und 8 Ladestationen verkettet werden. Die Platzersparnis ist in diesem Fall enorm.
Eben eine solche Lösung kam der Vorstellung des bei Kracht seit 40 Jahren tätigen verantwortlichen Leiters der spanenden Fertigung, Jürgen Kaun, sehr nahe. Bereits zu Beginn der 1980er Jahre hatte Kracht bei Mazak die erste Maschine gekauft und aufgrund der damit gemachten sehr guten Erfahrungen vor einigen Jahren bereits mehrere ähnliche, wenn auch nicht so umfangreiche automatisierte Maschinenlösungen bei Mazak geordert. Kracht war mit der Markteinführung des Palletech-Systems einer der ersten Anwender. Für die neuen Anforderungen wurde mit Mazak-Gebietsverkaufsleiter Wilfried Blaak das Konzept für eine Verkettung von 5 HCN-6800 mit 72 Paletten und Tool Transport System erarbeitet. Die für die Automation eingesetzten Palletech-Systeme erlauben aufgrund ihres modularen Aufbaus und der schier unendlichen Erweiterbarkeit auch im Bereich der Industrieproduktion unter den Bedingungen einer hoch flexibilisierten Großserien-Produktion eine starke Individualisierung der Werkstücke von Losgröße 1 an. „Wir haben Mazak in dieser Sache stark gefordert und haben heute eine Anlage, die in Europa einzigartig ist und mit der wir sehr zufrieden sind“ führt Jürgen Kaun aus.
Das Ergebnis ist eine 50 m lange Fertigungsstraße aus fünf verketteten Maschinen mit Werkzeugmagazinen und einem von Mazak entwickelten Tool Transport System. Auch dieses entsprach genau der Vorstellung, die sich Jürgen Kaun vorab gemacht hatte. Das TTS verwaltet die Werkzeuge, die allesamt mit Datenchips ausgestattet sind, mit eigener Steuerung und Management-Software, eingebundene Zoller Einstell- und Messgeräte übernehmen unter anderem die Werkzeugstandzeitmessung. Damit auch über lange Zeiträume im unbemannten Betrieb gearbeitet werden kann, können die von den fünf verketteten Maschinen benötigten Werkzeuge zentral basierend auf dem Ablaufplan verwaltet werden und nach Bedarf in die Maschinen eingebracht werden. Das Tool Transport System sorgt dafür, dass an jeder der verketteten Maschinen das benötigte Werkzeug rechtzeitig zur Verfügung steht. Jede Maschine verfügt dabei für kurze Wege über ein eigenes Werkzeugmagazin direkt an der Maschine, in dem die am häufigsten gebrauchten Werkzeuge untergebracht sind. In einem separaten Werkzeugmagazin sind zusätzliche Werkzeugplätze vorhanden, sodass im gesamten System 925 Werkzeugplätze verfügbar sind.
Zwei von drei Rüstplätzen, auf denen die Paletten für die Palletech-Anlage bestückt werden.
Das Werkzeugtransportsystem sorgt dafür, dass die benötigten Werkzeuge zur Verfügung stehen
Den Maschinen vorgeordnet ist eine Palettenrüststation, deren Steuerung mit den Maschinen-Steuerungen kommuniziert und die Arbeitsabläufe mit koordiniert.
Die neue Smooth PMC-Software zeigt in Bildschirmdarstellungen den Fortschritt der Bearbeitung, den Maschinen- und Werkzeugstatus, die Position des Roboters oder der Paletten. Vorausschauende Bearbeitungssimulationen erleichtern das Erkennen von schadhaften oder fehlenden Werkzeugen ebenso wie die fehlerlose Abwicklung des Bearbeitungsprozesses.
Bei Kracht sorgen drei Beladestationen, die unabhängig voneinander je nach Auslastung des Systems betrieben werden können, für Nachschub an gerüsteten Paletten. An der Palettenwechselstation wird im 2-Schichtbetrieb gearbeitet, die Mazak-Maschinen arbeiten mannlos über mehrere Schichten hinweg. Ein Haupteinrichter gibt an jeder Maschine die erforderlichen Parameter ein. Zwei Zusatzrechner, einer an jedem Ende Anlage, steuern das Palletech-System, das für 72 Paletten mit 630 x 630 mm ausgelegt ist. Die gesamte Anlage verfügt über maßgeschneiderte Zentralsysteme für die Kühlmittelreinigung und die Späneabfuhr.
Das ganze System wird über die Smooth PMC-Steuerung gesteuert
Smooth PMC vereinfacht mit innovativen Funktionen, die Auftragsterminierung und ermöglicht die schnellere Analyse der Produktionsergebnisse sowie eine effizientere Systemauslastung. Ein weiteres Plus: Auf die Daten kann auch extern von PCs und Smartphones aus zugegriffen werden. Bei einer Vernetzung von Maschinen können bis zu fünf Maschinen zentral von einer Steuerungseinheit aus bedient werden. Unter dem großen Anzeigenfeld sind dann fünf Maschinen-Registerkarten zu sehen, die den Status der einzelnen Maschinen anzeigen, so dass der Bediener stets den Status im Blick hat – so ist beispielsweise zu sehen, welche Maschine darauf wartet, dass das fertige Teil entladen wird, damit mit der Bearbeitung eines neuen Teils begonnen werden kann. Automatisierung durch intelligente Steuerungen, Modularisierung und kundenspezifische Entwicklungen, die Vernetzung von bisher getrennten Einheiten und deren einfachere Bedienung, all das ermöglichen die Smooth-Steuerungen.
Über ein Jahr nahm die Projektierung der Anlage in Anspruch, ein weiteres die Lieferung und der Aufbau und die Inbetriebnahme. Doch heute läuft die Anlage genauso perfekt wie die Verantwortlichen bei Kracht es sich vorgestellt hatten. Man hat daher bereits die nächste Mazak-Maschine im Visier. Eine weitere Herausforderung war die Arbeitsplatzgestaltung an den Beladestationen. Diese wurde durch das beteiligte Kracht-Team angepasst und in Eigenregie neu gestaltet.
50-Meter-Fertigungslinie aus fünf miteinander verbundenen Maschinen
Für die neuen Anforderungen wurde gemeinsam mit Wilfried Blaak, dem regionalen Vertriebsleiter von Mazak, ein Konzept für die Anbindung von 5 HCN-6800 mit 72 Paletten und einem Werkzeugtransportsystem entwickelt. Die für die Automatisierung eingesetzten Palletech-Systeme ermöglichen zudem eine starke Individualisierung der Werkstücke ab Losgröße 1 im Bereich der industriellen Fertigung unter den Bedingungen einer hochflexiblen Massenproduktion. „Wir haben Mazak in dieser Angelegenheit erheblich herausgefordert und verfügen heute über ein System, das in Europa einzigartig ist“, sagte Jürgen Kaun.
Das Ergebnis: eine 50 Meter lange Fertigungslinie, bestehend aus fünf miteinander verbundenen Maschinen mit Werkzeugmagazinen und einem von Mazak entwickelten Werkzeugtransportsystem, das die Verwaltung der Werkzeuge übernimmt, die alle mit Datenchips ausgestattet sind. Integrierte Einstell- und Messgeräte von Zoller übernehmen unter anderem die Messung der Werkzeugstandzeit.
Fünf HCN-6800 Maschinen werden mit dem Palletech-System mit Werkstücken versorgt. Jede Maschine verfügt über eine eigene Steuerung und einen Werkzeugspeicher mit den am häufigsten gebrauchten Werkzeugen.