Steuerungspaket beschleunigt die Produktion

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Erfahren Sie, wie der Index C100 und das Steuerungspaket Siemens 840D die Rüstzeiten verbesserten, ohne die Zykluszeit zu opfern, wodurch Task Force Tips die Produktionszeit um ein Drittel verkürzen konnte.

Obwohl Task Force Tips (TFT) wusste, dass die Implementierung teurerer Hochgeschwindigkeitsbearbeitungsoptionen seine Produktionskapazitäten verbessern würde, widersetzte es sich einer solchen Investition. „Bei einer Index-Maschine hatte ich mir die Wirtschaftlichkeit nicht wirklich angesehen“, sagt Firmeninhaber und Präsident Stewart McMillan. „Ich hätte nie gedacht, dass die Maschinen des Unternehmens in unserer Liga spielen“, sagt er. Er erkannte jedoch bald seinen Fehler in der Einschätzung, nachdem er eine Index-Maschine gekauft und sie schließlich mit einem Siemens-Steuerungspaket betrieben hatte. Mit dieser Kombination sanken die Produktionszeiten von TFT auf 30 Prozent des ursprünglichen Wertes. Mr. McMillan sagt, das war ein Weckruf.

TFT ist ein Hersteller von hochtechnologischen Brandbekämpfungsspitzen, Düsen und anderen Ausrüstungen zur Abgabe von Löschmitteln, die von Feuerwehren weltweit eingesetzt werden. Es stellt mehr als 5.000 Produkte in drei Schichten an sieben Tagen in der Woche in seiner 168.000 Quadratfuß großen Anlage in Valparaiso, Indiana, her. Auf der International Manufacturing Technology Show (IMTS) 2008 entschied sich das Unternehmen für den Kauf einer automatischen Produktionsdrehmaschine C100 von Index Corp. (Noblesville, Indiana). Bald darauf erkannte TFT, dass die neue Maschine die Möglichkeiten der CNC, die sie antreibt, überforderte. Als Index erfuhr, dass die neue Maschine unterdurchschnittlich war, tauschte der Werkzeugmaschinenhersteller sie gegen ein Modell mit einem 840D-Steuerungspaket von Siemens Industry Inc. (Elk Grove Village, Illinois) aus.

Schon nach kurzer Zeit schnitt die neue Maschine Teile in einem Drittel der bisherigen Zeit. TFT begann mit der Ausführung von Jobs mit 5.000 bis 6.000 U/min, stieg in weniger als 1 Sekunde von 0 auf 5.000 U/min und fuhr genauso schnell herunter. „Uns war vorher nie klar, wie viel Zeit wir beim Warten auf die Spindel verlieren, um sich bei einer neuen Befehlsgeschwindigkeit zu stabilisieren“, sagt Mr. McMillan. Die Revolverindexierung ist auch schnell, sagt er. Mehrere Werkzeuge überlappen sich, um gleichzeitig mit schnellen Beschleunigungen zu schneiden.

Der Index C100 nutzt die Geschwindigkeit auch auf neue Weise. Beispielsweise kann das Unternehmen mehr als 1.000 Teile verarbeiten, ohne einen Versatz ändern zu müssen. Darüber hinaus ermöglicht eine automatische Reststückentfernungsfunktion den kontinuierlichen Betrieb der Maschine durch schnelles Nachladen von Stangenmaterial ohne Eingriff des Bedieners. Bei den übrigen Maschinen des Unternehmens müssen die Bediener die Reste entnehmen und neue Stangen laden. Während dieser Schritt nur wenige Minuten dauern sollte, sagt Mr. McMillian, dass eine Maschine oft fast 6 Minuten lang im Leerlauf sein kann, bevor ein Bediener die Maschine neu belädt – ein Vorgang, der 5 Minuten dauert. Diese verlorene Zeit summiert sich, sagt er.

Eine weitere geschwindigkeitsbezogene Verbesserung waren die schnellen Eilganggeschwindigkeiten der Maschine, die nach den Erfahrungen des Unternehmens immer weniger schnell waren. „Viele Maschinen werben mit schnellen Verfahrgeschwindigkeiten bei maximaler Geschwindigkeit, aber Tatsache ist, dass die Verfahrgeschwindigkeiten für uns nie das Maximum erreicht haben, es sei denn, Sie fahren 10 oder 12 Zoll“, sagt Mr. McMillan. Er führt dies auf konstruktive Gestaltungsmerkmale zurück. Beispielsweise verwendet die Maschine anstelle eines herkömmlichen Koordinatensystems einen Satz Parallelogrammstangen. „Die Maschine hat eine Bilderrahmenhalterung für ihren Revolver. Der Turm wird nicht wie die meisten Türme auf eine Reihe von Wegen gehebelt. Es ist nahe an der Stelle, an der es gleitet, daher gibt es kein großes Verhältnis von Länge zu Durchmesser in Bezug auf die Werkzeuge des Revolvers, die von seiner Stützstruktur hängen. Dies verleiht der Maschine beim Drehen viel Steifigkeit, und Sie können die Achsen so schnell beschleunigen, dass Sie wirklich schnellere Verfahrgeschwindigkeiten erreichen“, sagt Mr. McMillan.

Laut dem leitenden Programmierer Nate Price bietet das Parallelogramm-Koordinatensystem des Index C100 zusätzliche Effizienzvorteile, da Messungen und Bewegungen auf der Grundlage tatsächlicher numerischer Referenzpunkte statt willkürlicher Punkte im Raum programmiert werden können. „Auf dem Index hat jede Maschinenraumkoordinate, jeder Versatz, jede Messung, die verwendet wird, um zu definieren, wie die Maschine funktioniert, eine legitime Erklärung dafür, warum sie so ist, wie sie ist, und worauf sie sich bezieht“, sagt Mr. Price. „Das macht es viel einfacher, diese Messungen zu automatisieren. In der Vergangenheit haben wir manuell gemessen, weil es willkürliche Punkte gab. Auf dem Index sind sie definierte, buchstäbliche Punkte“, sagt er.

Da der Siemens 840D die Index-Maschine antreibt, verzeichnete TFT kürzere Rüstzeiten. Die schnellere Indexiergeschwindigkeit der Revolver trug zu einer 80-prozentigen Reduzierung der Rüstzeiten im Vergleich zu denen anderer Maschinen von TFT bei.

Neben der einfacheren Programmierung und schnelleren Einrichtung ermöglicht laut Price die Siemens-Steuerung den Maschinisten eine effizientere Steuerung und Nutzung des Produktionspotenzials der Maschine. Die Steuerung ermöglicht es ihnen beispielsweise, zahlreiche Abkürzungen zu nehmen. „Es gibt eine Methode, dem Bediener Nachrichten zu präsentieren, die in der anderen Steuerung nicht vorhanden war“, sagt er. „Auf der Maschine passiert so viel, dass es schwierig ist, all diese Informationen auf einem einzigen Bildschirm zu erfassen, aber die Steuerung hilft Ihnen, den Überblick zu behalten. Es ist wirklich einfach, mehr ins Detail zu gehen, ohne viele Seiten durchgehen zu müssen“, sagt er.

Als weiteres Beispiel für die Effizienz des CNC-Betriebs weist Mr. Price auf die Art und Weise hin, wie die Steuerung mit Fehlermeldungen umgeht. „Die Maschine möchte sehen, dass mehrere Bedingungen vorliegen, bevor sie einen Zyklus startet“, sagt er. Beispielsweise sollten die Spannfutter geschlossen sein und Gantry und Gegenspindel in einer sicheren Position stehen. Wenn diese Bedingungen nicht erfüllt sind, führt die Steuerung die Bediener durch die Änderungen, die zum Starten des Zyklus erforderlich sind.

Die Werkzeugbeladung war ein weiterer großer Verbesserungsbereich, sagt Mr. Price. Im Wesentlichen teilt der Programmierer der Steuerung mit, welche Werkzeuge für den Job verwendet werden, indem er ein Miniprogramm eingibt, sagt er. Beim Rüsten präsentiert die Steuerung die Stationen auf dem Revolver und teilt dem Bediener mit, welche Werkzeuge ein- und auszubauen sind. „Dieser geführte Prozess war eine große Abkehr von dem, womit wir uns traditionell befasst haben. Es verkürzt die Einrichtungszeit wirklich“, sagt Mr. Price.

Die neue Werkzeugmaschine und CNC haben Herrn McMillian geholfen, die Zahlen aus einer anderen Perspektive zu betrachten. Beispielsweise fallen beim Bau eines Ladens Anschaffungs- und laufende Kosten an, vom Dach- und Fußbodenbau bis hin zu Heizung und Kühlung. All diese Kosten entsprechen so viel pro Stunde, sagt er. Als er überlegte, in eine neue Maschine zu investieren, begann er, den Unterschied zwischen dem Kauf einer 600.000-Dollar-Maschine und einer 300.000-Dollar-Maschine über 10 Jahre zu betrachten, und stellte fest, dass der Unterschied nur 8 Dollar pro Stunde betrug. „Für 8 $ mehr pro Stunde erzielen wir bei gleicher Quadratmeterzahl eine dreifache Produktion“, sagt er.