Maschine, Steuerung und Automationslösungen
Yamazaki Mazak liefert alles aus einer Hand
Kaum ein Unternehmen hat die Steuerungstechnologie so perfekt an die eigenen Maschinen angepasst wie der japanische Maschinenbauer Yamazaki Mazak und kaum einer war dabei so kontinuierlich innovativ. Von der ersten Mazatrol T1-Steuerung mit werkstattorientierter CNC-Dialogsteuerung über die Einbindung des PC in die Steuerung und die damit ermöglichte Einbindung der Maschinen über Ethernet-Anschlüsse in ein Netzwerk bis zur neuesten Smooth Steuerungs-Generation mit ihrer einzigartigen Verarbeitungsgeschwindigkeit bei höchster Präzision finden sich durchgängig Eigenschaften wie Schnelligkeit, einfache Bedienbarkeit, intelligente Bearbeitungsprozesse und einfaches Datenmanagement. Steuerung und Maschine arbeiten bei Mazak exakt zusammen und liefern beste Bearbeitungsergebnisse im Fertigungsprozess. Ebenso effizient ging und geht Mazak bei der Entwicklung von Automatisierungslösungen vor.
Zu einer leistungsfähigen Werkzeugmaschine gehört heute eine durchdachte Peripherie, die eine optimierte Prozesskette erlaubt. Der erste und nach wie vor wichtigste Aspekt sind hochwertige und zuverlässige Maschinen und Fertigungsmittel. Dazu gehören auch perfekt an die Aufgabenstellung angepasste Automatisierungskonzepte. Gerade in kleinen und mittelständischen Betrieben sind nur mit Hilfe automatisierter Abläufe in der Fertigung ein wirtschaftliches Produzieren sowie eine Steigerung der Fertigungskapazitäten trotz Fachkräftemangels möglich. Automatisierung und hohe Prozessstabilität erlauben zum einen die Fertigung in mannlosen Nacht- und Wochenendschichten zum anderen lassen sich die Kapazitäten durch Mehrmaschinenbedienung deutlich erweitern.
Die Automation muss in erster Linie zum Teilespektrum und zu den Losgrößen passen. Es geht darum, den individuell bestmöglichen Kompromiss zu finden zwischen vollständiger Automation und nötiger Flexibilität und Prozesssicherheit andererseits. Ein zu hoher Automatisierungsgrad hat unnötig komplexe Anlagen zur Folge. Von kompletten Fertigungszellen, in denen die Beschickung der Werkstu cke und der Werkzeugwechsel u ber einen Knickarmroboter erfolgt bis hin zu integrierten Paletten- und Werkzeugspeichern für eine mannlose Bedienung über einen längeren Zeitraum hinweg reicht hier die Bandbreite. An einfachen Maschinen bringt ein kleiner Beladeroboter schon große Fortschritte. In komplexeren Anforderungen kann es interessant sein, mehrere Maschinen an ein Be- und Entladesystem anzubinden. Automatisierungskonzepte mit Palettenspeicher und einem gut bestückten Werkzeugmagazin ermöglichen eine mannlose Fertigung über mehrere Schichten hinweg. Ein Bediener kann dabei problemlos mehrere Maschinen kontrollieren.
Entscheidend ist, dass es eine integrierte Steuerung für beide Systeme – Maschine und Automation – gibt. Mazak hat dafür bereits vor Jahren mit der intelligenten Smooth Steuerungstechnologie die Basis geschaffen. Über alle Baureihen hinweg wurden Automationslösungen entwickelt, bei denen das perfekte Zusammenspiel zwischen Maschine und Automation nach den Erfordernissen des Kunden in der Steuerung verankert werden kann. Die erweiterten Möglichkeiten für die Einbindung ins Fertigungsmanagement erleichtern Automatisierung und mannlose Fertigung und die exzellente grafische Bedienoberfläche vereinfacht die Programmierung. Die Einbindung der SmoothX in ein bestehendes Firmennetzwerk mit Netzwerkprotokoll nach heutigem Standard macht die Steuerung zukunftsfähig.
Dazu ist die Steuerung mit Ethernet/IP oder einem geeigneten Bussystem, PC-Link usw. ausgelegt. Die Kopplung der Maschine mit einem Roboter zum Be- und Entladen der Maschine ist also ganz einfach. 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.
Für Standard-Drehmaschinen hat sich die Automatisierung mit Roboterbeladesystemen bewährt. Im Mazak Portfolio sind TA-Roboter für Werkstückgewichte bis 20 kg verfügbar. Die Programmierung der TA-Roboterzellen erfolgt über die Mazak Smooth-Steuerung, die intuitive Bedienung und extrem schnelle Rüstzeiten gewährleistet. Das Automatisierungstool für das Beladesystem ist als App in die Steuerung integriert, so dass Maschine und Beladesystem perfekt miteinander koordiniert werden. Der Belade-Roboter verfügt über eine Standardschnittstelle und kann dadurch schnell und einfach an jede Maschine in einer Fertigung angedockt werden. Diese Art der Automatisierung ist ideal für kleine bis mittelgroße Losgrößen.
Die Maschine wird durch einen integrierten Roboter zu einer hochflexiblen Automationslösung mit einfachster Bedienung. Das integrierte Werkzeughandling, das auch Sonder-und Zusatzwerkzeuge beinhaltet, die schnelle Umru stung durch im Steuerungsmenu vorgegebene Abläufe und die gute Zugänglichkeit garantieren ein schnelles Abarbeiten der Werkstu cke in gleichbleibend hoher Qualität. Die Zelle ist modular erweiterbar z.B. durch die Integration einer optischen Werkstu ckvermessung. Die ebenfalls mit Roboter ausgestattete e-BOT CELL 720 ist dafür ausgelegt, dass bei der Bearbeitung einer großen Anzahl unterschiedlicher Werkstücke 720 Stunden pro Monat im unbemannten Betrieb gearbeitet werden kann. Selbst im Falle veränderter Losgrößen ist der Arbeitsaufwand minimal.
Die 5-Achs-Bearbeitungszentren der Baureihen Integrex und Variaxis sind mit perfekt auf die Maschinen abgestimmten Systemen wie Palettenwechlser und Roboterbeladung automatisierbar. Lösungen wie z.B. Multi Pallet Pool (MPP) gewährleisten den superschnellen Palettentransfer und deutlich längeren Betrieb ohne Bedieneraufsicht, ideal für mannlose Nachtschichten. Das System wird über die Smooth CNC-Steuerung gesteuert, die über die Mazak-Software SMOOTH MPP verfügt. Smooth MPP 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.
Mit einer standardisierten hochflexiblen Automationslösung können die 5-Achs-Bearbeitungszentren der Baureihe VARIAXIS ausgerüstet werden. Die Anbindung eines Palettenspeichers auf der linken Maschinenseite erlaubt das hauptzeitparallele Rüsten sowie das automatische Be- und Entladen von Werkstu ckträgerblechen. Die Lagerverwaltung erfolgt u ber einen Touch-Screen direkt am Palettenspeicher. Das auf der rechten Seite angegliederte Werkzeugmagazin bietet bis zu 220 Werkzeugplätze auf mehreren Ebenen. Die hängend gelagerten Werkzeuge werden mittels eines zentrisch angeordneten Parallelgreifers eingewechselt. Vor allem bei kleinen Losgrößen und Prototypenfertigung sowie für wechselnde Teileserien ist diese Lösung ideal geeignet.
Eine Lösung für größere Werkstücke bietet die Automatisierung einer 5-Achs-Maschine VARIAXIS i-700 mit 12-fach Palettenwechsler und dem Werkzeugmagazin Tool Hive mit bis zu 500 Werkzeugplätzen für eine Vielzahl an unterschiedlichen Bearbeitungsmöglichkeiten. An einem Rüstplatz werden die einzelnen Paletten hauptzeitparallel bestückt und danach
über eine Greifvorrichtung in den Palettenspeicher eingebracht. Die Steuerung sorgt dafür, dass die Paletten in der richtigen Reihenfolge in die Maschine gebracht werden und der Bearbeitungsprozess gestartet wird.
Die Königsklasse in der Mazak Automatisierungswelt bilden 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.
Damit auch über lange Zeiträume im unbemannten Betrieb gearbeitet werden kann, werden alle für die Bearbeitung benötigten Werkzeuge zentral verwaltet. Über das von Mazak entwickelte Tool Transport System können die von verschiedenen Maschinen benötigten Werkzeuge zentral basierend auf dem Ablaufplan verwaltet werden und nach Bedarf in die Maschinen eingebracht werden.
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 bis zu 950 weitere Werkzeugplätze verfügbar.
Das Tool Transport System sorgt dafür, dass an jeder der verketteten Maschinen das benötigte Werkzeug rechtzeitig zur Verfügung steht. Den Maschinen vorgeordnet ist eine Palettenrüststation, deren Steuerung über API mit den Maschinen-Steuerungen kommuniziert und die Arbeitsabläufe mit koordiniert.
Die neue Smooth FMS-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.
Die Palletech-Systeme erlauben auch im Bereich der Industrieproduktion unter den Bedingungen einer hoch flexibilisierten Großserien-Produktion eine starke Individualisierung der Werkstücke von Losgröße 1 an.
Mazak bietet aber nicht nur standardisierte Automatisierungslösungen an. Auf Kundenwunsch entwickelte Mazak Engineering Deutschland eine Automatisierungslösung mit Portalladesystem für das 2-Spindel-Drehzentrums Multiplex W200Y. Anstelle eines Werkstückspeichers ist ein Rundschalttisch angebaut, der mit Werkzeugträgerblechen ausgerüstet ist. Dieser Rundschalttisch wurde als Werkstückspeicher und Zuführstation konzipiert.
Er bietet bei kleiner Aufstellfläche Platz für bis zu 200 Werkstücke bei einer Durchschnittsgröße von 60 mm, eine Steigerung um 144 Prozent im Vergleich zum Standard-Speicher. Dies erlaubt längere mannlose Schichten, ein wichtiger Aspekt in Zeiten des großen Fachkräftemangels. Der Rundschalttisch ermöglicht permanentes hauptzeitparalleles Rüsten und sorgt damit für eine gute Auslastung der hochproduktiven Multiplex-Maschine. Die sehr gute Zugänglichkeit zu Roh-und Fertigteilen ist ein besonderer Vorteil dieser Lösung. Die Automatisierung mit Rundschalttisch ist für alle Einsatzgebiete und Branchen geeignet, optimal bei kleineren Bauteilen in Großserie.
Noch sind Automatisierungslösungen nicht in jedem Betrieb angekommen. Die Zukunft der Werkzeugmaschine gehört dennoch den Systemlösungen. Allen Unternehmen das jeweils perfekt passende Konzept anzubieten wird eine der vordringlichen Aufgaben der Maschinenbauer sein.
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Diesen Artikel finden Sie auch in Heft 5/2019 auf Seite 14. Zum besagten Heft führt ein Klick auf den nachfolgenden Button!
