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Vorfertigung

Kreissäge mit Sortierroboter rationalisiert den Zuschnitt bei schwankender Losgröße

Große Materialmengen bis 150 mm Durchmesser in unterschiedlichen Losgrößen sollten bei einem Stahlhändler auf einer Maschine zusammengefasst und dabei das manuelle Sortieren und Palettieren der Abschnitte vermieden werden. Für diese Aufgabenstellung wurde in eine Kreissägemaschine mit Hartmetall-Dünnschnitttechnik investiert und diese mit einem Sortierroboter für das automatische Absortieren der Sägeabschnitte ausgestattet.

Der Roboter greift mit einem Vakuum-Sauger in den Arbeitsbereich der Zugzange der Kreissäge, um einen scheibenförmigen Sägeabschnitt aus der Maschine zu entnehmen. Bilder: Kasto

Folgerichtig haben sich diese Stahlhandelsunternehmen vom reinen Werkstoffhändler, dessen Geschäft im Wesentlichen aus dem Kommissionieren und dem Vertrieb von ganzen Bunden von Material bestand, hin zu einem just-in-time-orientierten Distributions- und Dienstleistungsunternehmen für Metalle und insbesondere für Zuschnitte gewandelt.

Um in einem derartigen Wettbewerbsumfeld bestehen zu können, sind anarbeitende Werkstoffhandels-unternehmen gezwungen, nicht nur steigenden Qualitätsanforderungen gerecht zu werden, sondern auch die reinen Prozesskosten und insbesondere die Personalkosten niedrig zu halten, was sich nur mit einem hohen Automatisierungsgrad der Sägeanlagen erreichen lässt. Diesem Trend hat auch die Thyssen-Krupp Schulte GmbH, Niederlassung Mannheim, entsprochen und sich als Kernkompetenz auf das Outsourcing-Geschäft mit industriellen Kunden konzentriert.

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Der dafür vorhandene Logistik- und Sägenpark kann sich sehen lassen. So werden die Rohmaterialien unter anderem in einem Hochregal-Wabenlager von Kasto gelagert und im Maschinenpark sind insgesamt fünf Sägemaschinen des Unternehmens aus Achern im Einsatz. Die Niederlassung in Mannheim liefert für ihre industriellen Kunden die komplette Vorfertigungslogistik und betreibt dabei die Anarbeitung recht weitgehend bis hin zu geschweißten, einbaufertigen Baugruppen.

Sägebereich wurde in einem Neubau zusammengefasst

Das Geschäftsmodell basiert auf einer kompletten Kette von der Beschaffung des Materials über die Logistik bis hin zur Produktion. Dass dieser Weg richtig ist, bestätigt der Umsatz, den die Niederlassung Mannheim in den drei letzten Jahren nahezu verdreifacht hat. Um der weiter wachsenden Geschäftsentwicklung Rechnung zu tragen, beschlossen die Verantwortlichen von Thyssen-Krupp Schulte, im Sägebereich weiter zu rationalisieren und diesen in einem Neubau, dem Anarbeitungszentrum, zusammenzufassen. In dieser direkt an das Wabenlager angebauten Halle arbeiten verschiedene Sägemaschinen.

Die Aufgabenstellung für die Neuinvestition bestand darin, große Materialmengen bis 150 mm Durchmesser, die teilweise in unterschiedlichen Losgrößen zu bearbeiten sind, auf einer Maschine zusammenzufassen, wobei zusätzlich das manuelle Sortieren und Palettieren der Abschnitte vermieden werden sollte. Den Verantwortlichen war bewusst, dass es nur durch rationelles, mannarmes Arbeiten möglich ist, die Sägeaufträge in der gewünschten Qualität und Schnelligkeit abzuwickeln. Zudem mussten unterschiedliche Anforderungen der Kunden bezüglich des Anlieferungszustandes der Abschnitte erfüllt werden. Teilweise sind Materialien in Spezialgebinden anzuliefern, wobei die Abschnitte bis zu 2 m lang sein können.

Für diese Aufgabenstellung wurde in eine Kreissägemaschine Kasto-Variospeed C 15 mit Hartmetall-Dünnschnitttechnik investiert und diese mit einem Sortierroboter Kasto-Sort für das automatische Absortieren der Sägeabschnitte ausgestattet (Bild 1). Diese Kreissäge eignet sich ideal zum automatisch flexiblen Trennen von Vollmaterial, Profilen und Rohren bei hoher Auslastung. Auf Grund ihrer konstruktiven Ausführung und der vorhandenen Sortiereinrichtung eignet sich diese Maschine für den anarbeitenden Stahlhandel bei gro-ßen Produktionsvolumina, aber unterschiedlichen Materialien von kleinsten Stückzahlen bis mittleren Losgrößen (Bild 2).

Technische Basis für hohe Schnittleistungen und gute Blattstandzeiten sind die schwere Bauart des Maschinengrundgestells, die Verwendung von Maschinenelementen wie im Werkzeug- und Präzisionsbau und der frequenzgeregelte Drehstrommotor mit 18 kW, kombiniert mit einem Stirnradgetriebe mit schräg verzahnten, gehärteten und geschliffenen Zahnrädern. Alle Komponenten sind robust und schwingungsoptimiert gestaltet. Durch eine optimal an die Sägewerkzeuge angepasste Blattführung lassen sich die Standzeiten deutlich steigern und zudem die Genauigkeit bei den Sägeabschnitten verbessern. Zur Schonung der Zähne des Sägeblattes rückt dieses beim Hartmetallsägen vor dem Rückhub um 1 mm beidseitig vom Material ab.

Großer Materialvorrat ist im direkten Zugriff der Säge

Um möglichst lange mannlose Maschinenlaufzeiten zu ermöglichen, muss die Zufuhreinrichtung der Säge einen großen Materialvorrat im direkten Zugriff bereitstellen. Bei Thyssen-Krupp Schulte wurde ein Flachmagazin ausgewählt, in dem zehn Stäbe aufgenommen werden können. Um trotz größerer Abschnittlängen, wie sie im Mischbetrieb für Wellen, Achsen und Leisten gängige Praxis sind, eine in Materialfluss-Richtung kompakte Maschine zu ermöglichen, hat sich die Zug-/Sortierzange bewährt. Der Positionierspannstock greift unter dem Sägeblatt hindurch und zieht das Werkstück auf Maß.

Das Kasto-Zugzangenprinzip ermöglicht dabei eine optimale Materialausnutzung auf Grund der sehr kurzen Reststücklänge von 40 mm. Dabei kann die Zugzange Abschnitte bis zu einer maximalen Länge von 2000 mm in einem Hub auf Maß ziehen, was die Schnelligkeit und Genauigkeit der Maschine deutlich steigert. Die Zugzange transportiert das geschnittene Material auf den fahrbaren Kipptisch, der die Anschnitte, Reststücke und Gutschnitte in die gewünschte Abwurf- oder Übergabeposition für den Roboter bringt.

Gesteuert wird die Kasto-Variospeed C 15 von der Sägemaschinensteuerung Techno-Control, bei deren Programmierung auf hohen Bedienkomfort und Übersichtlichkeit geachtet wurde (Bild 3). Dabei bietet die Steuerung die Möglichkeit, bis zu 2000 Materialdaten für HM- und HSS-Sägewerkzeuge zu hinterlegen, bis zu 1000 Aufträge zu verwalten, Eilaufträge einzufügen, die Stückzahl pro Stablänge zu berechnen und Anlagenzustände zu visualisieren. Außerdem wird der Roboter direkt über die Steuerung angesteuert, wobei seitens der Bediener keinerlei spezielle Kenntnisse in der Roboterprogrammierung erforderlich sind.

Die hohe Ausbringleistung der Maschine ermöglichte es, den Lieferservice zu verbessern. Die Kunden von Thyssen-Krupp Schulte loben die beim Hartmetallkreissägen höhere Schnittqualität im Vergleich zu Bandsägen. Mit der Variospeed war das Unternehmen in der Lage, einen Auftrag, der in der Vergangenheit mit sechs konventionellen Sägen terminlich oftmals knapp bearbeitet wurde, nun just in time ohne Lieferzeitprobleme abzuarbeiten.

Sortierroboter in der Säge integriert

Mit einer konventionellen Sortierung können Abschnitte zwar auch sortiert abgelegt werden, es entsteht aber ein großer Aufwand, um diese Abschnitte dann den Kundenanforderungen entsprechend in Kisten zu verpacken, eine hohe Packungsdichte zu erzielen und verschiedene Stapelbilder zu erzeugen. Der in der Säge integrierte Sortierroboter Kasto-Sort bietet deutliche Vorteile, da er es ohne individuelle Programmerstellung ermöglicht, unterschiedliche Abschnitte zu sortieren, wobei mannlose Wechsel zwischen Materialformen und -abmessungen möglich sind.

Entsprechend dem Aufgabenspektrum werden unterschiedliche Vakuumgreifer, mechanische Greifer und Magnetgreifer eingesetzt, um die im Auftragsspektrum anfallenden Abschnitte stapeln zu können. Dabei entstehen komplexe Stapelbilder: Scheiben werden zu Türmen gesetzt und dicht nebeneinander gestapelt, Stangen, egal ob rund, flach oder vierkant, werden in einer oder mehreren Reihen längs oder quer abgelegt.

Programmierung der Steuerung wurde deutlich vereinfacht

Die von Kasto selbst entwickelte Software mit den definierten Algorithmen garantiert, dass der Roboter mit jedem Abschnitt eine individuelle Bahn fährt und damit keine Bewegung zweimal identisch ausführt. Auch auf der Steuerungsseite wurde die Programmierung deutlich vereinfacht, und mit der normalen Auftragseingabe an der Säge mit zusätzlicher Kennzeichnung Roboter-Sortieren ist der Auftrag eindeutig definiert. Die Maschinensteuerung überträgt automatisch die Informationen an die Robotersteuerung.

Bei Thyssen-Krupp Schulte hat sich die Kasto-Variospeed C 15 mit Sortierroboter für das wirtschaftliche und schnelle Auftragssägen in kleinen und mittleren Stückzahlen bewährt. Auf diesem Wege konnten mehrere konventionelle Maschinen ersetzt und zudem der Liefer- und Servicegrad verbessert werden. Damit stellt die Sägemaschine einen wesentlichen Teil der Logistikkette dar, wobei die direkte Versorgung mit Material aus dem Wabenregallager mit einer zusätzlichen Auslagerstation die Materialbereitstellung deutlich vereinfacht und rationalisiert.

Die Möglichkeit, mehrere Stäbe zum mannlosen Sägen bereitzustellen, erweist sich ebenso als vorteilhaft wie die sehr schnellen Sägezeiten und die optimale Materialausnutzung aufgrund der Hartmetall-Dünnschnitttechnik in Verbindung mit der sehr kurzen Reststücklänge von 40 mm.

Armin Stolzer ist geschäftsführender Gesellschafter der Kasto Maschinenbau GmbH & Co. KG in 77855 Achern-Gamshurst.