Auf die Automobilindustrie zugeschnitten

Bernd Zapf ist froh, dass mit der Steuerung Sinumerik 840 D sl auch das Betriebssystem von Linux in den Werkzeugmaschinen Einzug gehalten hat

Verbesserte Energieeffizienz: In die Bearbeitungsmodule Module-Line von Heller konnte dank der Steuerung Sinumerik 840 D sl eine Rückspeiseeinheit integriert werden, mit der Bremsenergie wieder ins Netz zurückgespeist werden kann

Alle Bearbeitungsmodule der Module-Line stehen für hohe Produktivität bei der Bearbeitung von Bauteilen in großen Serien

Die Bearbeitungsmodule von Heller lassen sich unterschiedlich beladen – manuell oder vollautomatisch mit Ladeportalen, Robotern oder schienengebundenen Fahrzeugen

Die neue Anschlusstechnik und das reibungslose Zusammenwirken von Steuerung und Antrieben haben den Verdrahtungsaufwand minimiert und eine Volumenverringerung im Schaltschrank von etwa 10 Prozent ermöglicht

Zerspanungsmaschinen für die Automobilindustrie haben vielfältige Anforderungen zu erfüllen: Auf ihnen werden unterschiedlich große Serien gefertigt und sie müssen hochproduktiv und dabei flexibel sein, um bei Umrüstvorgängen keine Zeit zu verlieren. Diese Ansprüche vor Augen, hat Heller das Module-Line-System entwickelt und mit innovativer Steuerungs- und Antriebstechnik ausgestattet.

Motorblöcke, Getriebegehäuse, Zylinderköpfe sowie Kurbel- und Nockenwellen sind Pkw-Bauteile, die von der Automobilindustrie in unterschiedlichen Stückzahlen benötigt werden. Abhängig von Fahrzeugmodell und Nachfrage sind Losgrößen von 100 bis 400 Stück pro Schicht zu fertigen. Darauf hat sich Heller bei der Entwicklung von ModuleLine mit verschiedenen Beladekonzepten eingestellt. Ob manuell, via Roboter oder mit einer hochflexiblen Handling-Einheit beladen werden soll – die Bearbeitungsmodule sind immer die gleichen.

Alle zur Verfügung stehenden Maschinen sind als Fräs- und Bohreinheit für ihre vorgesehenen Aufgaben so ausgestattet, dass sie stets die bestmögliche Leistung bringen. So stehen den Anwendern hochproduktive Standard- und Prozess-Bearbeitungsmodule zur Verfügung, die für hochgenaue und leistungsintensive Aufgaben ausgelegt sind. Durch gestufte Führungsbahnen sind die Ständer aller Maschinen robust und sorgen für hohe Bearbeitungssteifigkeit. Zudem sind sie mit Synchron-Motorspindeln von (Siemens-Tochter) Weiss ausgerüstet. Das Prozess-Modul MC200 kann aber auch mit einem zweistufigen Getriebe ausgestattet werden, das ein Drehmoment von 822 Nm bei 8000 min-1 liefert. Als Werkzeuge lassen sich HSK63 und HSK100 mit Werkzeuglängen bis zu 600 mm einsetzen.

Neben vielen technischen Erfordernissen haben die Entwickler auch die Platzverhältnisse von Automobilfirmen berücksichtigt, wie Bernd Zapf, Leiter Business Development bei Heller, erklärt: „ Unsere Bearbeitungsmodule bilden zusammen mit den Handling-Einheiten MHU das hochflexible Module-Line-System – kurz MLS, das bis zu 15 Meter breit sein kann." Die Länge eines so verketteten MLS ist abhängig von der Anzahl der Bearbeitungsmodule, wobei zurzeit das absolute Messsystem der Handling-Einheit die einzige Beschränkung darstellt. Dieses Messsystem verläuft parallel zur Hauptverfahrachse und erlaubt eine Länge von etwa 30 m.

Auf etwa diese Maße kommen auch zwei kürzlich ausgelieferte MLS mit insgesamt 15 Bearbeitungsmodulen zuzüglich diverser Sondereinheiten. Beide Projekte wurden vom Auftragseingang bis zur Auslieferung mit einer Durchlaufzeit von nur etwa neun Monaten abgewickelt. Bei diesen Lösungen stehen sich die Maschinen in zwei Reihen gegenüber, verbunden durch das zwei Meter breite, bodengestützte Automationssystem. Dieses ist – mit neuen Linearmotoren 1FN6 von Siemens ausgestattet – dafür zuständig, Werkstücke und Werkzeuge zur rechten Zeit zum richtigen Bearbeitungsmodul zu transportieren. Die einzelnen Maschinen sind sehr schmal, damit sie wenig Verfahrlänge im Automatisierungssystem haben und ermöglichen eine Fünfseiten-Komplettbearbeitung, woraus eine besonders kurze Durchlaufzeit resultiert.

Verlässliche Antriebs- und Steuerungstechnik

Um das für die Automobilindustrie optimierte Fertigungssystem realisieren zu können, hat Heller neben der engagierten Entwicklungsmannschaft auch Unterstützung von verschiedenen Zulieferern in Anspruch genommen. Dabei hebt Zapf insbesondere Siemens hervor: „Wir arbeiten schon seit vielen Jahren mit Ingenieuren und Technikern dieses Unternehmens zusammen. Gerade im Hinblick auf Antriebs- und Steuerungstechnik müssen wir uns auf unsere Partner voll verlassen können. Von Siemens bin ich diesbezüglich noch nie enttäuscht worden." Motoren und Umrichter stammen ebenso von dem großen deutschen Konzern wie die eingesetzten Motorspindeln, die von der Schweinfurter Tochterfirma Weiss Spindeltechnologie gefertigt werden.

Außerdem kommt die gesamte Steuerungsarchitektur mit Simatic, Sinumerik 840D sl (Solution-Line) und dem Antriebssystem Sinamics S120 aus dem Hause Siemens zum Einsatz. Besonders beeindruckt zeigt sich Zapf von den jüngsten Verbesserungen der CNC-Steuerung, die in die neueste Entwicklung Sinumerik 840D sl geflossen sind.

Betriebssystem auf Linux-Basis

So gab es beispielsweise in der Steuerung selbst wesentliche Veränderungen, die für den Werkzeugmaschinenhersteller von hoher Bedeutung sind: Das bislang offene Betriebssystem wurde aus der Werkzeugmaschine verbannt. Wichtig ist dies vor allem aus Sicherheitsgründen, denn eine offene Struktur ist immer anfällig gegen Viren. Außerdem ließ die Zuverlässigkeit des bisherigen Betriebssystems Wünsche offen. „Solche Sicherheiten kann ein CNC-Anbieter nur bieten, wenn das Betriebssystem unter seiner eigenen Kontrolle ist", bekräftigt Zapf. Da Siemens bei der Solution-Line auf der Basis von Linux arbeitet, wurde genau diese Anregung umgesetzt und noch mehr Stabilität erreicht. Ein zusätzlicher Vorteil des Modul-Line-Systems von Heller: Es kommt dank eines besonders leistungsfähigen Rechners ohne Festplatte aus. Auch dieser Umstand erhöht die Betriebssicherheit.

Ganzheitliches System mit Funk-Signalen

Teilelogistik, Automatisierung und Bearbeitungsmodule des Module-Line-Systems werden über Profinet zu einem ganzheitlichen System vernetzt. Die Signalübertragung funktioniert zuverlässig über Funk. Auch das Not-Aus-Signal des MLS ist dezentral verdrahtet und geht über Funk an das Steuerungssystem Simatic. In Verbindung mit der eingesetzten Steuerung Sinumerik 840D sl erhält der Anwender daraus ein flexibles Sicherheitskonzept, das es erlaubt, auf zusätzliche Sicherheitsrelais zu verzichten. Die neue Anschlusstechnik und das reibungslose Zusammenwirken von Steuerung und Antrieben haben den Verdrahtungsaufwand minimiert und eine Volumenverringerung im Schaltschrank von etwa 10 Prozent ermöglicht.

Die Steuerung Sinumerik 840D sl bietet eine große Vielfalt von Funktionen und lässt sich daher optimal auf die Anforderungen der Automobilkunden einstellen, wie Zapf bekräftigt: „Ich kenne keine CNC, die mehr Möglichkeiten bietet." Dabei müssen sich Anwender, die andere Sinumerik-Steuerungen gewöhnt sind, nicht umstellen, denn die traditionelle textorientierte Bedienoberfläche ist gleich geblieben. Ergänzend dazu bietet Siemens mit Shop-Mill eine Benut- zeroberfläche, die bildorientiert ist und das Programmieren an der Maschine erleichtert. Großserien, wie sie mit dem Module-LineSystem erledigt werden, brauchen so etwas in der Regel nicht. Zapf erklärt: „Wir verwenden das Bedienfeld nur, wenn ein Werkstücktyp oder andere Werkzeuge eingerichtet werden, und das lässt sich mit unserem Acht-Tasten-Betrieb erledigen. Das eigentliche Werkstückprogramm wird an einem externen Arbeitsplatz erstellt und dann direkt auf die Maschine übertragen."

Gebr. Heller Maschinenfabrik GmbH www.heller.biz