ANGER MACHINING placerar avancerad CNC i navet av sina innovativa överföringscenter

Uppgift:
Att strömlinjeforma maskinprocesser med hög volym genom integrering av transferlinjer styrda med FANUCs state-of-the-art CNC-system.

Lösning:
Genom att införa en transferlinje i ett enda bearbetningscenter minskas produktionstiderna avsevärt. Arbetsstycket sätts i en fastspänningsanordning som är monterad vid en transferlinje. Det förflyttas sedan med imponerande hastighet och noggrannhet mellan upp till fyra flerspindliga verktygshuvuden. Genom parallell funktion med bearbetningsprocessen tillhör driftstoppstid orsakad av verktygsbyten historien. Den här komplexa processen kräver branschledande CNC-teknik, så FANUCs 31i-serie var det självklara valet för uppgiften.

Resultat:
Anger Machinings banbrytande bearbetningssystem som förbättrar produktiviteten avsevärt i en stor mängd olika branscher.’

 


Serieproduktion med flexibla maskiner

ANGER transfermaskiner kombinerar fördelarna med fleroperationsmaskiner och produktionslinjer 

ANGER MACHINING har gjort sig ett namn som pionjärer inom serieteknik för CNC-styrda seriebearbetningssystem. De så kallade transfermaskinerna, som anses vara en kombination av en fleroperationsmaskin och en produktionslinje, imponerar med en både flexibel och hög produktionstakt. Till exempel finns två HCXchange 2000-maskiner, båda styrda av FANUCs serie 31i CNC, som levererades till biltillverkaren Magna.

ANGER MACHINING GmbH, med bas i österrikiska Traun, är tillverkare av bearbetningssystem med hög hastighet. Med ett seriekoncept som de utvecklade 1984 har företaget fört in nya standarder för produktivitet och fått en framstående roll på världsmarknaden. Roland Haas (civ.ing.) är chefsingenjör på ANGER och förklarar kortfattat vad som gör tekniken så speciell: ”Vi har implementerat konceptet med en produktionslinje i en enda maskin.” Arbetsstycket lastas i en fastspänningsanordning och flyttas sedan blixtsnabbt från den ena fasta spindeln till den andra. Tiden från spåna till spåna är extremt kort, helst max. 0,3 sekunder. Arbetsstyckena som ska bearbetas kan flyttas linjärt eller roteras mellan alla axlar, och på så vis bearbetas från sex sidor.

Fokus ligger på att: Minska driftstoppstid

Alla verktyg plockas upp av speciella bearbetningsspindlar och flerspindliga huvuden som monterats på upp till fyra sidor av maskinens bearbetningsområde. På dessa maskiner med hög produktivitet tillhör driftstoppstid orsakad av verktygsbyten historien. På de flexibla ANGER-maskinerna sker verktygsbyten parallellt med bearbetningen. Detta innebär kortare cykeltider och en högre produktion på en mycket mindre yta jämfört med traditionella fleroperationsmaskiner.

På ungefär 20 till 40 stationer hanterar maskinen alla de bearbetningsuppgifter som krävs, och gör så med yttersta precision – verktygen förblir i exakt samma position i verktygshållaren. Eftersom fastspänning endast måste utföras en gång reduceras fel vid fastspänning och manuell positionering. ANGERs transfermaskiner kan under processen därför uppnå positionstoleranser på 0,015 mm, med en diametertolerans på IT 5 och rundhetsvärden på upp till 0,001 mm.

De små vikterna som flyttas hjälper till att minska slitage på systemkomponenter och möjliggöra extremt dynamiska egenskaper för förflyttning med bearbetningshastigheter på upp till 90 m/min och 1 g acceleration. Högsta nivå av stabilitet uppnås med hjälp av maskinbäddarna som förstärkts med vibrationsdämpande, stålarmerad betong. Beroende på maskinspecifikationerna kan dessa väga upp till 25 ton.

Från glasögon till fordonsindustrin

ANGERs transfermaskiner är det perfekta valet framförallt då antalet enheter med samma arbetsstycke eller liknande konstruktion sträcker sig från 150 000 till 500 000 per år. När företaget var nytt levererade ANGER sina maskiner med hög prestanda främst till glasögonindustrin. De kunde reducera driftstoppstiden tack vare bearbetning med flera verktyg och erbjöd därför en effektiv metod för helautomatiserad fräsning av glasögonbågar ur plastblock.

När bearbetning inom den här marknaden ersattes av den kontinuerligt förbättrade formsprutningstekniken började ANGER att leverera sina maskiner till den växande marknaden för mobiltelefoner. De fräste bland annat magnesiumramarna till Ericssons mobiltelefoner. Fokus skiftade sedan mycket snabbt från tillverkning av mobiltelefoner till bilindustrin, där liknande enhetsantal av samma arbetsstycken krävdes. I början omfattade dessa framförallt axlar och kubformade komponenter tillverkade av aluminium. I och med lanseringen av maskinmodellerna ANGER HCS och HCP började de även att tillverka ABS-cylindrar och flera anda små, komplexa komponenter.

HCX-maskiner: Ännu större förflyttningsbanor och bättre stabilitet

ANGER-maskinerna utvecklades vidare. Ur HCP-serien växte HCX-modellen fram. I den fanns fortfarande den beprövade grundläggande principen med fasta spindlar och ett rörligt arbetsstycke, men tekniken var totalt omkonstruerad. Den mest uppenbara nyheten är flänsramen på vilken enheterna med bearbetningsspindlar är fritt monterade och lätt kan flyttas om.

Roland Haas berättar: ”För HCX genomförde vi en fullständig omarbetning av mekatronik och använde hela spektret för virtuell simulering.” Först och främst beräknade och jämförde utvecklarna de olika förflyttningskolumnerna med box-i-box-installationer, och valde den sistnämnda lösningen. Tillsammans med olika samarbetspartners vidareutvecklade de idén. Med stöd i ett mekatroniskt simuleringssystem optimerade de olika komponenter i en rad olika utvecklingsiterationer. Roland Haas förklarar mer ingående: ”Vi förbättrade stabiliteten på avgörande områden och minskade på material där massa flyttas. Vi simulerade och optimerade även alla axlarnas styrbeteende. Inte förrän alla simuleringarna fick klartecken byggdes HCX-prototypen.” ANGER optimerade till sist sina nya maskiner med hänsyn till servicetid, att den skulle vara lätt att montera och enkel att underhålla.

Dessutom presenterade maskiningenjören ett CAM-system som gör att den efterföljande bearbetningsprocessen kan simuleras direkt efter att en beställning tagits emot. ”Det gör det möjligt för oss att konstruera spindlarna så att det garanterat inte sker några krockar”, förklarar Roland Haas. Trots allt fungerar ANGER som en allmän leverantör. Det innebär att de inte bara levererar maskiner utan även hela bearbetningsprocessen med en förinställd cykeltid. Projektet lämnas över till kunden när det är redo för start med CNC-program, statistisk kvalitetscertifiering och automatisering.

Nästa milstolpe i företagets historia var lanseringen av ANGER FLXBL år 2014. Dessa maskiner är flexibla, standardiserade och modulära transfermaskiner som är konstruerade för bearbetning av precisionsdelar i medelstora till stora produktionsvolymer. ANGER FLXBL kan snabbt och enkelt konfigureras om och ett stort antal olika stora arbetsstycken kan bearbetas i en rad olika sekventiella produktlivscykler. Dess flexibilitet och fördelarna med den beprövade tekniken för transfermaskinen utgör det bästa skyddet för systemoperatörens investering.

”Inför applikationen av CNC-systemen på HCXchange-maskinerna fick vi besök av FANUCs styrsystemspecialister som gav oss support ända från start.”
(Roland Haas (civilingenjör))

Magna: Högprecisionsproduktion av seriedelar

Två ANGER HCXchange 2000-maskiner (som även är föregångarna till ANGER FLXBL) levererades 2011 till en av världens störta biltillverkare, österrikiska och kanadensiska Magna Group, som har sitt europeiska högkvarter i Oberwaltersdorf, 2,5 timme från Traun. I produktionsanläggningarna i Lannach, i det österrikiska förbundslandet Steiermark, bearbetas cirka 300 000 balansaxelhus för bensinmotorer på båda Anger-maskinerna. Varje maskin kan producera den kompletta, färdiga delen i en konfiguration. En central automatiseringscell med roboten mellan båda maskinerna matar dem med råämne och lägger sedan de färdigbearbetade delarna på en transportbana. Den här lösningen får plats på en liten yta och ger den lägsta kostnaden per enhet, vilket innebär att det är den mest ekonomiska bearbetningslösningen för Magna Powertrain Lannach. Dessutom uppfylls kravet på att flexibelt kunna byta ut maskinens verktyg till andra komponenter. Arbetsstyckena kräver komplex bearbetning och mycket höga specifikationer för precision för borrhål och lagerställen samt flänsbilder, planhetsvärden och referenspunkter. De 35 bearbetningsstegen utförs på en HCXchange med en cykeltid på 114,25 sekunder per del, inklusive helautomatisk laddning. Med hjälp av verktyg med flera huvuden är antalet enskilda element för borrhål och gängor ännu fler.

Styr- och drivenhetsteknik från FANUC

Magna beställde båda ANGER HCXchange-maskinerna med styr- och drivenhetsteknik från FANUC. Det var inte ett nytt samarbete för ANGER eftersom komponenter från CNC-världsettan utnyttjades där redan för 5 år sedan. Roland Haas förklarar: ”Vid denna tidpunkt gjorde vi massor av jobb för den nordamerikanska marknaden, vilket i huvudsak krävde FANUC-kontroller. Samarbetet med FANUC var väldigt gynnsamt för oss. Overheadkostnaderna för service och underhåll var minimala och våra produkter var fullständigt pålitliga. Tyvärr ledde lågkonjunkturen i Nordamerika och inom bilindustrin till att samarbetet med FANUC minskade. Därför blev vi på ANGER väldigt glada över beställningen från Magna Group om att utrusta ANGER HCXchange-maskinerna med FANUC. Nu kommer vi att ha den här tillförlitliga och starka samarbetspartnern ombord igen.”

Utöver implementeringen av FANUCs serie 31i CNC-system lades i början mycket fokus på maskinernas drivsystem som konfigurerades enligt lådan och lådsystemet. En specialfunktion är till exempel horisontell förflyttning, som uppnås via två kulskruvar som arbetar parallellt. Syftet var att välja korrekt inställning och garantera tillförlitlig styrjustering. Till sist krävs positionsnoggrannhet i intervallet µm.

En annan utmaning var motorerna från tredje part som skulle integreras. Detta eftersom ANGER ansluter privatägda servomotorer med en ihålig axel i sina maskinkoncept. En annan svårighet var att fyra axlar används som standard på ANGER HCX-maskinerna. En femte axel implementerades i fastspänningsanordningen på begäran av kunden. Roland Haas berättar: ”För Magnas beställning fick vi för första gången använda en dubbel drivenhet för vridmoment. Även den här justeringen och optimeringen av drivenheten kunde vi hantera tillsammans med FANUC.”

Tillverkare av styrenheter erbjuder specialistkunskap som service

För att kunna lösa alla problem med driv- och styrenheter krävdes specialkunskaper. FANUC tillhandahöll denna via sitt tyska dotterbolag, tillsammans med ytterligare hjälp från Japan. Roland Haas är mycket nöjd och säger: ”De styrenhetsspecialister från FANUC som besökte oss var välbekanta med produkten sedan tidigare. De gav oss support i toppklass.”

Vad gäller styrenheter så är specifikationer för engångs- eller specialcykler begränsade. Istället garanterar ANGER, där det är möjligt, att alla bearbetningsarbeten och förflyttningsrörelser kan programmeras med ett enkelt kommando och standardfunktioner för att på så sätt uppnå snabba cykler. Det är därför styrenhetens framförhållningsfunktion och den väldigt korta PLC-cykeltiden är bland de avgörande faktorerna för ANGER i kampen om tiondels sekunder.

Det fanns också många utmanande krav för PLC-programmeringen, främst beroende på de två dubbla verktygsväxlarna per maskin. FANUC antog dessa programmeringsuppgifter. Enligt Roland Haas var det väldigt viktigt för ANGER att kunna få denna specialkunskap som en tjänst direkt från FANUC. Han anser att serietillverkare tjänar mest på tillförlitligheten hos FANUCs styr- och drivenhetsteknik. Han poängterar också att när allt väl hade implementerats och testats fortsatte det att fungera under en väldigt lång tid. I de fall det någonsin blev aktuellt att byta ut en komponent hanterades det på ett väldigt praktiskt sätt.

Användarvänlig tack vare aktiva gränssnitt

Även med avseende på användarvänlighet kan ANGER räkna med FANUC.  Maskintillverkaren gjorde en stor investering i ett användargränssnitt som skulle vara så enkelt som möjligt och erbjuda användaren flera olika visualiseringsmöjligheter. Till exempel kan integrerade fotografier visa exakt var ett fel har inträffat och hur det behöver åtgärdas. Den här typen av kundanpassade gränssnitt var visserligen inte en av de främsta styrkorna hos FANUCs styrenheter förr i tiden, men idag är det annorlunda. Roland Haas kan bekräfta det: ”Samtidigt tillhandahåller FANUC visualiseringsalternativ som är till stor nytta för oss och framför allt för maskinoperatörerna.” ANGER tillhandahöll specifikationerna för hur skärmbilderna skulle se ut. Implementeringen av skärmbilderna var i sin tur en tjänst som tillhandahölls av FANUC.

ANGER MACHINING GmbH: Maskiner för flexibel serieproduktion

Det internationella maskinverkstadsföretaget med huvudkontor i Traun, Österrike, har specialiserat sig på utveckling och produktion av transfermaskiner. Dessa bearbetningssystem med hög hastighet används framför allt inom fordonsindustrin för bearbetning av seriedelar med särskilt höga precisionskrav. Huvudfokus ligger på applikationer för motordelar, växellådsdelar och chassidelar tillverkade av aluminium eller stål. Företaget har tre dotterbolag i Tyskland, USA och Japan och många försäljnings- och servicepartners. Sedan starten 1982 har företaget skaffat sig en framstående ställning på världsmarknaden.

ANGERs transfermaskiner används bland annat för bearbetning av ventilhus för transmissionssystem, både automatiska och med dubbelkoppling, fordonstransmissionskåpor, bottenplattor, balansaxel- och kamaxelhus och andra prismaformade precisionskomponenter och motor- och växelaxlar.

Bland kunderna finns internationella fordonstillverkare som t.ex. Daimler och VW, samt ledande leverantörer till fordonsindustrin som ZF, Magna, Mahle, ThyssenKruppPresta, INA Schaeffler, Bosch och Linamar Group, liksom flera pressgjutningsföretag.