Továbbítás FANUC CNC-gépekkel

Sorozatgyártás rugalmas gépekkel

Az ANGER továbbítóközpontjai ötvözik a megmunkáló központok és a továbbítósorok előnyeit 

Az ANGER MACHINING a CNC-vezérelt sorozatmegmunkáló rendszerek sorozatgyártási technológiájának úttörőjeként szerzett hírnevet. Ezek az úgynevezett továbbítóközpontok – amelyek egy megmunkálóközpont és egy továbbítósor ötvözetének tekinthetők – igen meggyőző rendszerek a jelentős kapacitású, mégis rugalmas sorozatgyártási képességüknek köszönhetően. Erre példa az a két, FANUC 31i CNC-vezérlésű HCXchange 2000 berendezés is, amely a Magna autóipari beszállítóhoz került.

Az ausztriai Traunban működő ANGER MACHINING GmbH nagy sebességű megmunkálási rendszereket gyárt. Sorozatgyártási koncepcióját 1984-ben fejlesztette ki, amikor új termelékenységi szabályokat vezetett be, és sikeresen harcolt ki magának előkelő pozíciót a világpiacon. Roland Haas (okleveles mérnök), az ANGER főmérnöke röviden összefoglalta, hogy mitől különleges ez a technológia: „A továbbítósor koncepcióját sikerült egyetlen berendezésben megvalósítani.” A munkadarab megfogóeszközbe kerül, majd villámgyorsan mozog az egyik állandó helyzetű orsótól a másikig. A szerszámok között eltöltött idő rendkívül rövid, ideális esetben mindössze 0,3 másodperc. A megmunkálásra váró munkadarabok mozgatása történhet egyenes vonalban vagy bármely térbeli tengely mentén elforgatva, így a megmunkálás hat oldalról lehetséges.

Kiemelt szempont: az állásidő csökkentése

Minden szerszámot a központ megmunkálási területének akár négy oldalára rögzített, különleges megmunkáló orsók és többorsós fejek vesznek fel. Ezeken a nagy teljesítményű berendezéseken a szerszámcsere miatti állásidő már a múlté. A rugalmas ANGER-gépeken a szerszámcsere a megmunkálás közben, párhuzamos műveletként zajlik. Ennek eredményeképpen rövidebb a ciklusidő és magas a termelési kapacitás jelentősen kisebb helyigény mellett – a hagyományos megmunkálóközpontokhoz képest.

Körülbelül 20-40 állomáson a berendezés kezeli az összes szükséges megmunkálási feladatot – és teszi ezt maximális pontossággal, miközben a szerszám mozdulatlan marad a szerszámtartóban. Mivel a megfogási műveletre csak egyszer kerül sor, a megfogással és a kézi pozicionálással kapcsolatos hibák kockázata alacsony. Ennek köszönhetően az ANGER-továbbítóközpontok képesek a pozicionálást megbízhatóan, 0,015 mm tűréshatárral végezni; az átmérővel kapcsolatos tűréshatár IT 5, a lekerekítés értéke pedig legfeljebb 0,001 mm lehet.

A kis megmozgatott tömeg révén csökkenhet a rendszerelemek kopásának és elhasználódásának mértéke, továbbá kivételesen dinamikus továbbítási paramétereket lehet bevezetni akár 90 m/perc megmunkálási sebesség és 1 g gyorsulás mellett. A maximális merevséget rezgéscsökkentő, acélbetétes betonnal megerősített gépágy biztosítja, amely a gép specifikációitól függően akár 25 tonnát is nyomhat.

A szemüvegektől az autóiparig

Az ANGER-továbbítóközpontok ideális választást jelentenek, különösen az évi 150 000–500 000 darabszámban előállított azonos vagy hasonló kialakítású elemek esetén. Az ANGER vállalat eleinte elsősorban szemüveggyártáshoz szállított nagy teljesítményű berendezéseket. Az állásidőt a több szerszámmal végzett megmunkálásnak köszönhetően csökkenteni tudták, így hatékony módszert kínáltak a szemüvegkeretek műanyagtömbből történő, teljesen automatizált marásához.

Miután ebben a szegmensben a megmunkálást kiszorította az egyre jobb minőséget produkáló fröccsöntési technológia, az ANGER a berendezéseit a mobiltelefonok egyre bővülő piacára kezdte szállítani, ahol egyebek mellett Ericsson-mobiltelefonok magnéziumvázát marták segítségükkel. Ezt követően a fő irány hamar az autóipar felé tolódott el, ahol azonos munkadarabokra volt igény hasonló egységszámban. Kezdetben leginkább tengelyek és kocka alakú alumíniumelemek gyártása volt a feladat. Eközben az ANGER HCS és az ANGER HCP típus bevezetésével a lehetséges alkalmazások köre kibővült az ABS munkahengerekre, illetve számos kisméretű, összetett egységre.

HCX berendezések: még nagyobb oldalirányú útvonalak és fokozott merevség

Az ANGER-berendezések fejlődése nem állt meg. A HCP sorozat tapasztalataiból építkezve született meg a HCX típus, amely megőrizte a már bevált, mozdulatlan orsókat és mozgó munkadarabokat használó alapkoncepciót, azonban a technológia teljesen megújult. A legszembetűnőbb újítás a peremes keret, amelyen a megmunkálási orsóegységek szabadon rögzíthetők, és egyszerűen átrendezhetők.

Roland Haas elmondta: „A HCX esetében teljes körű mechatronikai fejlesztést végeztünk, és a virtuális szimulációk minden válfaját alkalmaztuk.” Első lépésként a fejlesztők kiszámították és összehasonlították a különféle mozgatási oszlopokat a „doboz a dobozban” csoportos rögzítéssel, és végül a második megoldás mellett döntöttek. Különböző partnerekkel együttműködve továbbfejlesztették a koncepciót. Mechatronikai szimulációs rendszer segítségével optimalizálták a különféle részegységeket több fejlesztési iterációs folyamaton keresztül. Roland Haas részletesebben is kifejtette: „A fontos területeken fokoztuk a merevséget, egyúttal csökkentettük az anyagmennyiséget a mozgó tömeg környezetében. Szimuláltuk és optimalizáltuk az összes tengely vezérlésének viselkedését. Csak az összes szimuláció sikeres lezárulását követően építettük meg a HCX prototípusát.” Végül az ANGER optimalizálta a sorozatba tartozó új gépek élettartamát, az összeszerelhetőséget és a karbantarthatóságot.

Emellett a géptervező mérnökök megalkottak egy CAM-rendszert, amellyel a megrendelés beérkezését követően azonnal szimulálni lehet a következő megmunkálási folyamatokat. „Ez lehetőséget teremt arra, hogy garantáltan ütközésmentes orsókat tervezzünk” – magyarázta Roland Haas. Az ANGER fővállalkozóként dolgozik. Ez azt jelenti, hogy nemcsak a berendezést szállítja, hanem a teljes megmunkálási folyamatot az előre meghatározott ciklusidővel. A projektet kulcsrakészen kapja meg az ügyfél – CNC-programmal, statisztikai minőségi tanúsítvánnyal és automatizálással együtt.

2014-ben, az ANGER FLXBL piaci bevezetésével történetének újabb mérföldkövéhez érkezett a vállalat. Ezek a berendezések rugalmas, szabványosított, moduláris felépítésű továbbítóközpontok, amelyek precíziós megmunkálású elemek közepes és nagy volumenű gyártásához készülnek. Az ANGER FLXBL újrakonfigurálása egyszerűen és gyorsan megoldható, emellett számos különféle munkadarab különböző volumenű megmunkálására alkalmas több egymást követő termékéletcikluson keresztül. Rugalmasságának köszönhetően a befektetés maximális védelmét jelenti a rendszer kezelője számára, és ehhez a már bevált továbbítóközpontos technológia előnyei is társulnak.

Magna: Sorozatgyártású alkatrészek nagy pontosságú gyártása

Két ANGER HCXchange 2000 berendezés (az ANGER FLXBL előfutárának tekinthető gépek) érkezett 2011-ben a világ egyik legnagyobb autóipari beszállítójához, az osztrák-kanadai tulajdonú Magna Group vállalatcsoporthoz, amelynek európai központja Oberwaltersdorfban található – mindössze 2 és fél órányira Traun városától. Az ausztriai Stájerországban található Lannach-ban működő gyártóüzem mindkét Anger berendezéssel benzinmotorok kiegyensúlyozótengely-házait gyártja; évente 300 000 darabot. Mindkét gép egyetlen beállítással képes teljesen kész alkatrészt előállítani. A központi automatizálási cella és a robot a két berendezés között helyezkedik el, és bekészíti a nyers munkadarabot a gépbe, a készre megmunkált alkatrészeket pedig a szállítószalagra fekteti. Ez a kialakítás igényli a legkevesebb helyet és eredményezi a legalacsonyabb egységenkénti költséget, így ez a leggazdaságosabb megmunkálási megoldás a Magna Powertrain Lannach számára, és annak az elvárásnak is megfelel, hogy rugalmasan újraszerszámozható legyen másik alkatrészhez. A munkadarabok összetett megmunkálást igényelnek, és rendkívül szigorú pontossági követelményeknek kell megfelelniük – a csapágyazási pontok furataitól kezdve a peremképekig, síklapúsági értékekig és a referenciapontokig. A 35 megmunkálási lépést HCXchange gép hajtja végre alkatrészenként 114,25 másodperces ciklusidővel, amiben már a teljesen automatikus beadagolás is benne van. A többfejes szerszámok használatával a furatok és menetek szempontjából különbözőnek tekinthető elemek száma még magasabb.

Vezérlési és hajtási technológia a FANUC vállalattól

A Magna mindkét ANGER HCXchange gépet FANUC vezérlési és hajtási technológiával rendelte meg – ez nem új partnerséget jelentett az ANGER esetében, ugyanis kb. 5 évvel ezelőtt már beépítettek a CNC világpiacának vezető gyártójától származó egységeket. Roland Haas elmondta: „Akkoriban sok megrendelést teljesítettünk az észak-amerikai piacra, amelyhez főként FANUC-vezérlések kellettek. A FANUC-együttműködés rendkívül előnyös volt számunkra. A szervizelési és karbantartási költségszint minimális volt, a termékek minősége pedig teljességgel megbízható. Sajnos az észak-amerikai recesszió, illetve az autóiparban tapasztalt visszaesés miatt a FANUC vállalattal kialakított együttműködés megszűnt. Éppen ezért az ANGER csapata örvendetesnek tartja, hogy a Magna Group megrendelése nyomán FANUC-vezérlést kaptak az ANGER HCXchange berendezések. Ezzel ugyanis ismét a fedélzeten üdvözölhetjük ezt a megbízható partnert.”

A FANUC Series 31i CNC-rendszer megvalósítása mellett kiemelt figyelmet kapott eleinte a gépek hajtási rendszerének konfigurálása az új rendszeren. Egy különleges funkció például a vízszintes irányú oldalmozgás, amelyet két párhuzamos golyósorsó segítségével valósít meg. A cél a megfelelő beállítások kiválasztása, valamint a megbízható vezérlésmódosítás garantálása volt. Végezetül, µm-es tartományba eső pozicionálási pontosság szükséges.

Újabb kihívást jelentett, hogy harmadik féltől származó motorokat kellett beépíteni. Ennek oka, hogy az ANGER sajátként szabadalmazott, üreges tengelyű szervomotorokat épít gépesítési megoldásaiba. Egy további probléma, hogy alapesetben az ANGER HCX berendezések négy tengelyt használnak. Az ügyfél kérésére egy ötödik tengelyt is beépítettek a befogóeszközbe. Roland Haas elmondta: „A Magna megrendelése kapcsán kellett először beépítenünk kettős nyomatékhajtást. Ennek a hajtásnak a beállítását és optimalizálását is meg tudtuk oldani a FANUC segítségével.”

A vezérlés gyártója szakértői tanácsadást kínál szolgáltatásként

A hajtással és a vezérléssel kapcsolatos összes probléma elhárításához szakértői tanácsadásra volt szükség, amelyet a FANUC németországi leányvállalata biztosított. Mindez Japánból nyújtott további terméktámogatással is kiegészült. Roland Haas elégedetten nyilatkozta: „Ugyanaz a FANUC-vezérlési szakértő látogatott el hozzánk, aki korábban már alaposan megismerte a terméket. Hiteles és elsőrangú támogatást nyújtottak számunkra.”

A vezérlés terén az egyszeri, illetve a speciális ciklusokra vonatkozó specifikációk korlátozottak. Ehelyett az ANGER garantálja, hogy ahol csak lehetséges, minden megmunkálási és oldalmozgatási művelet egyszerű parancsokkal és szabványos függvényekkel programozható marad a rövid ciklusidő érdekében. Emiatt a vezérlés előretekintési funkciója, illetve a rendkívül rövid PLC-ciklusidő fontos tényező az ANGER szempontjából a tizedmásodpercekért folytatott harcban.

Rendkívül szigorú követelmények voltak érvényben a PLC-programozásra vonatkozóan is, főként a gépenként két-két dupla szerszámváltó miatt. A FANUC sikeresen megoldotta ezeket a programozási feladatokat. Roland Haas szerint nagyon fontos az ANGER számára, hogy ehhez a speciális tudáshoz közvetlenül hozzájuthat a FANUC szolgáltatásaként. Véleménye szerint a sorozatgyártással foglalkozók leginkább a FANUC hajtási és vezérlési technológiájának megbízhatóságából profitálnak. Hozzátette, hogy az összes egység megvalósítása és tesztelése után a rendszer még hosszú ideig működött. Ha bármikor szükségessé vált valamely részegység cseréje, annak intézése rendkívül gyakorlatiasan zajlott.

Felhasználóbarát működés az aktív kezelőfelületeknek köszönhetően

Az ANGER a felhasználóbarát működésben is számíthat a FANUC megoldásaira.  A gépgyártó vállalat jelentős befektetést eszközölt egy olyan HMI (human machine interface – ember-gép kezelőfelület) kialakítása érdekében, amely a lehető legmagasabb fokú kényelmet kínálja különféle megjelenítési megoldások biztosításával. Például tárolt fényképek jelzik az esetleges meghibásodás pontos helyét, illetve a javasolt megoldást. Az ehhez hasonló, ügyfélspecifikus kezelőfelületek terén korábban a FANUC-vezérlők nem számítottak kiemelkedően jónak, azonban nagy változás történt. Roland Haas megerősítette: „A FANUC olyan megjelenítési lehetőségeket kínál, amelyek komoly előnyöket biztosítanak nekünk, és legfőképpen a gépkezelőknek.” Az ANGER megadta a vonatkozó specifikációkat, valamint a képernyők megjelenésével kapcsolatos igényeit. A képernyők megvalósítására vonatkozó szolgáltatást a FANUC végezte el.

ANGER MACHINING GmbH: Gépek rugalmas sorozatgyártáshoz

Az ausztriai Traunban működő nemzetközi géptervező vállalat kifejezetten mozgatóközpontok fejlesztésével és gyártásával foglalkozik. Ezeket a nagy sebességű megmunkálórendszereket leginkább a gépjárműiparban használják, a különösen nagy pontosságú specifikációval leírható alkatrészek sorozatgyártásához. A fő alkalmazási terület az alumíniumból vagy acélból készült motor-, váltómű- és karosszériaelemek megmunkálása. A cég három – Németországban, az Egyesült Államokban és Japánban működő – leányvállalattal rendelkezik, továbbá számos értékesítési és szervizpartnerrel működik együtt; azaz kijelenthetjük, hogy a vállalat az 1982-es megalapítása óta sikeres pozíciót vívott ki magának a világpiacon.

Az ANGER-mozgatóközpontok felhasználási területe többek között a következők megmunkálása: automata és kettős tengelykapcsolós sebességváltó rendszerek szelepteste, autóipari sebességváltó-házak, alaplemezek, kiegyensúlyozó tengely vagy vezérműtengely háza, továbbá más, hasáb alakú precíziós elemek, illetve motor- vagy sebességváltó-tengelyek.

Az ügyfelek közé tartozik több nemzetközi autógyártó vállalat (köztük a Daimler és a VW), valamint vezető gépjárműipari beszállító (például a ZF, a Magna, a Mahle, a ThyssenKruppPresta, az INA Schaeffler, a Bosch vagy a Linamar Group), továbbá számos présöntő vállalat.