Die VL 4 hat einen kompakten, modularen Aufbau.

Die VL 4 hat einen kompakten, modularen Aufbau mit einer integrierten Pick-up Operation für die Be- und Entladung. (Bild: Emag)

Mit der Baureihe der Vertikaldrehmaschinen VL 2 bis VL 8 kann der Kunde ein breites Teilespektrum bearbeiten. Alle Maschinen sind voll automatisiert und ideal für den Einsatz im Serienbetrieb ausgelegt.

Die Vorteile bei der VL 4 liegen im steifen, schwingungsabsorbierenden Maschinengrundkörper aus Polymerbeton, bei dem leistungsstarken Hauptspindelantrieb, dem modularen Aufbau und den verfügbaren Automatisierungsbaugruppen und bei den von Emag in einer IoT-Strategie (EDNA) entwickelten diversen, sehr effizienten digitalen Tools zur optimalen Gestaltung der Fertigungsprozesse.

Maschinenaufbau

Der Spindelschlitten, als Kreuzschlitten aufgebaut, hängt an einer steifen Maschinensäule, die aus einem Stück in einem Polymerbeton (Mineralit) vergossen ist. Das Gestell der Spänewanne ist als Schweißkonstruktion ausgeführt. Das Bett sitzt auf Stellschuhen und ist nicht im Fundament der Halle verankert. Der Kreuzschlitten für die Verfahrbewegungen in der X- und Z-Achse wird als Gusskörper gefertigt, wobei die X-Achse als Pick-up verlängert ist und bis in den Automationsbereich im Zu- und Ablauf der Werkstücke führt.

Auch die Rollenführungen in allen Linearachsen bringen einen Mehrwert an Steifigkeit, beides ein Indiz für hohe Genauigkeiten im Prozess. Wobei auch ein Temperatursensor im Maschinengrundkörper qualitätsstabilisierend wirkt, denn er wird zur Wegkompensation der Achsantriebe genutzt.

Komplett verkettetes Fertigungssystem.
Komplett verkettetes Fertigungssystem zur Bearbeitung von Hohlwellen. (Bild: Emag)

Die Arbeitsspindeln sind gekühlt, leistungsstark, mit großem Spindellager ausgerüstet und konstruktiv so ausgelegt, dass die Loslagerung im hinteren Lager verbaut ist und damit die Spindel in Z-Richtung wachsen kann, was nicht durchmesserrelevant ist. Beim Drehen ein wichtiges Merkmal.

In der Drehspindel ist ein Beschleunigungssensor eingebaut, der auftretende Kräfte in alle drei Achsrichtungen erfasst und zur Auswertung in die Steuerung liefert. Mit diesen Daten kann über die Steuerung ein ‚Health-Check‘ zum Maschinenzustand gemacht werden.

Die Drehspindel arbeitet auf einen Werkzeugrevolver, der mit zwölf (auch angetriebenen) Werkzeugen ausgerüstet werden kann. In der Ausführung der Werkzeugspannung kann der Kunde flexibel den VDI 40, BMT55-Spannschaft oder auch die Capto-Schnellwechseltechnik nutzen. Auch der Revolver trägt zur Dynamik in der Maschine bei, denn er wird über einen Torquemotor gedreht. Als Option kann der Revolver mit einer zusätzlichen Y-Achse ausgestattet werden, wobei damit das Drehen auch komplexerer Geometrien möglich ist.

Für Emag ist die Qualität im mechanischen Aufbau der Maschine als Basisvoraussetzung für gefertigte Werkstückqualität sehr wichtig. Alle Gussteile wie auch die Maschinensäule werden im eigenen Feinmessraum gemessen (100 %-Prüfung), erst dann erfolgt der Start der Montage.

Bearbeitung einer geteilten Rotorwelle aus CK 45.
Bei der Bearbeitung wurde eine geteilte Rotorwelle aus CK 45 bearbeitet.

Bearbeitung

Auf einer VL4 wurde eine geteilte Rotorwelle bearbeitet, die auch als Demo-Teil präsentiert wird und anschließend auf einer Emag-Laserschweißmaschine (ELC-Baureihe) geschweißt wird.

Die Beladung der Maschine erfolgt über die Pick-up-Spindel bei einer Werkstückwechselzeit von sechs Sekunden. Die Halbwelle wurde aus CK 45 komplett fertig bearbeitet, wobei der produktive Prozess bei geringen Nebenzeiten im Vordergrund stand.

Das Trackmotion Automationssystem.
Das Trackmotion Automationssystem ist speziell für die vertikalen Drehmaschinen entwickelt. (Bild: Emag)

Automatisierung

Durch die Vertikalbearbeitung können die Werkstücke direkt im Pick-up-Modus von den Arbeitsspindeln in die Maschine übernommen und nach Bearbeitung auch wieder auf die Automation (Trackmotion) abgelegt werden. Trackmotion ist eine Automationslösung, welche das bisherige Konzept von Speicherbändern, Umsetzern und Wendern in einem System vereint. Dabei fährt beim Trackmotion-Automationssystem eine TransLift-Einheit auf einem Schienensystem.

Mit dem Pick-up ist eine zusätzliche Beladeautomation überflüssig und dies reduziert die Zeit, in der die Maschine nicht im Span läuft.

CAD-Maschine mit Achsen.
CAD-Maschine mit Achsen. Für die Pick-up Operation fährt der Z-Schlitten über die Be- und Entladeautomation.

Als Systemlieferant, auch unter dem Anspruch, beim Kunden diverse Technologien anzubieten, hat Emag einen vielfältigen Baukasten für Automationsbaugruppen verfügbar, der alle Kundenbedarfe abdeckt. Beim ‚Griff in die Kiste‘ werden mittels eines kamerageführten Roboters wahllos angeordnete, aber greifbare Teile erkannt, gegriffen, lagerichtig zwischenpositioniert und anschließend passgenau in der Pick-up-Spindel aufgenommen.

Emag realisiert hochautomatisierte Fertigungssysteme als Turn-key-Lieferant, in dem vom Aufnehmen des Rohlings über zwischengeschaltete Messstationen bis zum endverpackten Fertigteil alle Prozessschritte vollautomatisiert verknüpft sind. Wichtig bei derartigen Lösungen ist die im Pre-Prozess durchzuführende Simulation des Ablaufs, um im Fertigungsfluss Engpässe zu erkennen und damit die Auslegung des Systems optimal zu gestalten.

Rohteilbeladung mit einer kameragestützten Objekterkennung in der Roboterzelle.
Der „Griff in die Kiste“ zur Rohteilbeladung mit einer kameragestützten Objekterkennung in der Roboterzelle. (Bild: Emag)

Emag kann bei Automatisierungsumfängen jegliche Sonderlösungen realisieren, wie beispielsweise Magazinierungen als Schubladensysteme, Korbsysteme mit Vereinzelung oder Regalsysteme, auch oberhalb der Maschine angeordnet.

Eine Messstation, außerhalb des Arbeitsraums angebracht zwischen Arbeitsraum und Pick-up-Station, bringt den Vorteil, dass der Messvorgang zeitsparend in der Nebenzeit auf dem Weg zum Be-/Entladen gemacht werden und eine Messwertrückführung schnell in den Prozess einfließen kann.

Steuerung

Im Einsatz sind die Fanuc 31 i und die Siemens Sinumerik One. Auf den Steuerungen laufen alle digitalen Tools, die Emag in der digitalen Vernetzung entwickelt hat.

Das EDNA-Panel mit Touchscreen.
Das EDNA-Panel mit Touchscreen, reduzierter Hardware und flexibler Software. (Bild: Emag)

Digitale Vernetzung

Unter dem Anspruch einer ganzheitlichen Betrachtung der Wertschöpfungskette und des Produktionslebenszyklus wurde bei Emag die Strategie EDNA (Emag DNA) aufgesetzt zur durchgängigen Gestaltung der Digitalisierung der Produktion.

Dazu wurde ein neues Bedienpanel entwickelt, das als schlankes, ergonomisch angeordnetes, intuitiv bedienbares Touch-Bedienfeld die Bedienerführung im Prozess optimal unterstützt. Im Gesamtpaket EDNA bietet Emag flexible Lösungen an für

  • vernetzte Maschinen und die dazu notwendige Software (IoT)
  • komplette Prozessauslegung
  • Datenanalyse zur Optimierung der Fertigungsprozesse (Service)
  • Unterstützung bei der Digitalisierung der Fertigung (Service)

In diesen Themen hat Emag einen umfangreichen und detaillierten Katalog in der digitalen Vernetzung von Sensor-, Betriebs- und Produktionsdaten aufgebaut. Hier werden nicht nur Sensorsignale ausgewertet, sondern Verknüpfungen im gesamten Betriebsablauf geschaltet, die einen Mehrwert für den Kunden generieren.

Alle Datenerfassungen in den Schwerpunkten sind natürlich auf Emag-Produkte zugeschnitten und helfen dem Kunden, die Produktivität in seinen Prozessen zu steigern.

Die EDNA-Produktübersicht.
Die EDNA-Produktübersicht, einfach, einheitlich und vernetzt. (Bild: Emag)

In der Steuerungsoberfläche EDNA HMI Lite lassen sich jegliche für den spezifischen Fertigungsprozess notwendigen Applikationen integrieren und erweitern.

Im EDNA HMI 4.0 ist die Vernetzung im gesamten Produktionsablauf im Betrieb möglich, auch die Erweiterung mit neuen Features und System-Updates und die Bereitstellung aller Daten auf dem Kunden-Server.

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Service/TCO

Neben der normalen Verfügbarkeit im Servicebüro von 7:00 bis 17:30 Uhr kann man zusätzlich rund um die Uhr eine Servicefachkraft erreichen, was natürlich für einen Kunden mit dreischichtigem Fertigungsprozess hervorragend ist. Mit den vorhandenen Analyse-Tools und der direkten Online-Zuschaltung auf die diversen Archive im Hause sind die Emag-Fachkräfte vor Ort sehr gut unterstützt. Sie melden direkt alle Ergebnisse ihres Einsatzes in die Datenbank zurück.

Meine Meinung

Die VL4 ist eine hochproduktive Maschine für die Serie. Der monolithische Aufbau, die steife Rollenlagerung in den Linearachsen, die leistungsstarke, stabil ausgelegte Spindel und die diversen Maßnahmen für einen stabilen Fertigungsprozess ergeben eine Genauigkeitsbearbeitung im Langzeitbetrieb. Vielfältig verfügbare Automationssysteme bringen ideale Einbindung in Linienstrukturen. In der digitalen Vernetzung EDNA hat Emag einen Standard entwickelt, der kundenorientiert erhebliche Potenziale heben kann. Die Servicebereitschaft ist vorbildlich.

Edwin Neugebauer

Zahlen+Fakten

Maschinendaten Emag Vertikaldrehmaschine VL 4
Futter Ø 260 Millimeter
Dreh-Ø, maximal 200 Millimeter
Teilelänge, maximal 200 Millimeter
Verfahrwege: X,Z,Y (Optional) 740 / 400 / 30 Millimeter
Hauptspindel Drehmoment (40% / 100%): 280 / 202 Newtonmeter
Leistung (40% / 100%) 25 / 18 Kilowatt
Drehzahl 4.500 min-1
Eilgang X-Z-Y-Achse 60 / 15 / 30 m/min
SpanzuSpanzeit 6-7 Sekunden
Werkzeugrevolver: Zwölf Werkzeuge
Drehzahl Werkzeuge 6.000 min-1
Drehmoment Werkzeuge 27 / 15 Newtonmeter
Steuerung Fanuc 31 i; Siemens 840D sl
Grundfläche, Quadratmeter 28,31
Gewicht Neun Tonnen
Brutto-Preis 210.000 Euro


Auf einen Blick: Die Stärken der Vertikaldrehmaschine VL 4 von Emag

 

■             langjährige Kompetenz in der Drehbearbeitung

 

■             Monolithischer Guss im Achsaufbau

 

■             steife Rollenlagerung

 

■             leistungsstarke Arbeitsspindel

 

■             Genauigkeitsbearbeitung

 

■             vielfältige Automatisierung

 

■             Systemlieferant

 

■             vorbildliche Digitale Vernetzung EDNA

 

■             aktiver Service

 

■             Alles aus einer Hand


Maschinen-Check Ergebnisse, Punktezahl

maximale
Punktezahl 
erreichte
Punktezahl
Emag Vertikaldrehmaschine VL4
Maschineninbetriebnahme 25,00 18,75
Zeitaufwand bis Job 1 12,50 8,75
Nachweis - Bearbeitungsqualität 2,50 2,00
Achsenvermessung 2,50 2,00
Einweisung Anwender 7,50 6,00
Wartungsfreundlichkeit 100,00 92,50
Zugänglichkeit bei Wartungsarbeiten 25,00 22,50
Zugänglichkeit bei Störungen 35,00 35,00
Hauptspindel-Austauschzeit 15,00 12,00
Austauschzeit-Vorschubkomponenten 15,00 15,00
automatische Überwachungsfunktionen 10,00 8,00
Automatisierung 100,00 100,00
Maschinenstart/Referenzfahren 40,00 40,00
Bedienung - Maschine /Teilehandling 30,00 30,00
Werkstückspannung/Werkzeugspannung 30,00 30,00
Steuerung 50,00 46,00
Steuerung/Komfortfunktionen 30,00 30,00
Kollisionsbetrachtungen 20,00 16,00
Umrüstfreundlichkeit 50,00 42,00
Werkstückspannung/Werkzeugspannung 25,00 20,00
Einrichteaufwand 15,00 12,00
Teilebeschickung/-entnahme 10,00 10,00
Service 75,00 75,00
Verfügbarkeit Servicepersonal 30,00 30,00
Ersatzteillager/Anfertigung von Ersatzteilen 22,50 22,50
Teilezeichnungen-Archiv; Internetverfügbarkeit 15,00 15,00
Wartungsverträge 7,50 7,50
TCO 85,00 76,50
Analyse - Kostentreiber vorhanden 34,00 34,00
Bewertung/Zahlen f. Ausfallzeiten/Reparaturzeit 34,00 27,20
KVP-Maschinenlieferant bei Ausfallmeldung 17,00 15,30
Vertragsgestaltung 15,00 12,00
Garantiezeit 5,00 4,00
Zahlungsbedingungen 5,00 4,00
TCO-Prozess fixiert 5,00 4,00
Summe 500,00 462,75


Maschinen-Check Ergebnisse
Maschinenlieferant: Emag; Vertikaldrehmaschine VL 4


MASCHINENINBETRIEBNAHME
Zeitaufwand bis job1 Zwei Tage Aufstellen / IBN Maschine (mechanisch / elektrisch); zwei Tage Aufstellen / IBN Trackmotion (mechanisch / elektrisch); Ein Tag Standard-Ablauf mit Normteil (Total: Fünf Tage); Kundenspezifische Anforderungen können zu deutlich höheren Zeiten führen (je nach Aufwand / Komplexität).
Nachweis - Bearbeitungsqualität VDI-Teil inklusive Mesprotokoll im Werk; Geometrieprotokoll beim Kunden; falls gefordert: Einrichtung des Kundenteils inklusive Werkzeuge / Spannmittel / PLC-Programm / Automaionsablauf.
Achsenvermessung Achsvermessung durch Laserinerferometer im Werk; Geometrieprotokoll/-vermessung beim Kunden.
Einweisung Anwender Kurzeinweisung im Rahmen der IBN; kundenspezifische Schulung im Kundenwerk oder bei Emag.
     
WARTUNGSFREUNDLICHKEIT
Austauschbarkeit von Verschleissteilen Grundsätzlich werden hochwertige, verschleissarme / -freie Komponenten wie Linearmotor, Rollenumlaufführungen, Motorspindeln etc. verbaut; Werkzeugwechsel (Wendeplatten) maximal ergonomisch für den Bediener angordnet; Servicepunkte der Maschine (beispielsweise Verschleißteile) sind zugänglich gestaltet.
Zugänglichkeit bei Störungen Alle Zentraleinheiten (Hydraulik, Pneumatik, Zentralschmierung etc.) nach außen beziehungsweise nach hinten gelegt.
Hauptspindel-Austauschzeit Maximal vier Stunden; Emag-Service im geplanten Austausch bei vorbereiteter Austausch-Spindel, Testlauf aller Austauschspindeln.
Austauschzeit ¬- Vorschubkomponenten Maximal vier Stunden; Emag-Service im geplanten Austausch bei vorbereitetem Kugelgewindetriebl, 24 Stdunden Testlauf vorab.
Automatische Überwachungsfunktionen Temperatur-Kompensation über Sensor im Maschinengrundbett, Leistungüberwachung-Antriebe, Kühlmitteltemperatur.
     
AUTOMATISIERUNG
Auslegung - Werkstückspannung/Werkzeugspannung/Wendeeinrichtung Werkzeugspannung: wassergekühlter 4 x 2 Emag Revolver mit DirectDrive und BMT 55 oder VDI 30 Schnittstelle; Werkstückspannung: Standard 3-Backenkraftspannfutter (Forkardt) oder kundenspezifisches Futter von Drittanbietern oder kundenspezifische Entwicklung eines Sonderfutters durch Emag (beispielsweise 2x2 Konsolbackenfutter; Hauptspindel: zwei wassergekühlte Pick-Up Motorspindel (Emag) mit der Möglichkeit der Kompensation zueinander in X- und Z-Richtung; eigenes Emag Automationssystem Trackmotion. Dadurch einfache Verkettung von gleichen Maschinen/Technologien (Drehen) oder unterschiedlichen Emag-Technologien (Drehen / Wälzfräsen / Entgraten etc.) möglich.
Bedienung-Maschine/Teilehandling Manuelle oder automatische Beladung (beispielsweise Roboter) des Rohteilspeichers - Beladung der Maschinen, Wenden der Teile, Ablegen der Teile (Rohteilspeicher) durch Emag Trackmotion. Paletten oder Stacker möglich.
Maschinenstart/Referenzfahren Kein Referentzfahren notwendig. Kein Warmlaufen nötig da direkte Wegmesssysteme in X vorhanden, Pausenverhalten der Maschinen wird in jeder Baureihe analysiert und optimal realisiert; 6-Sigma-Tests.
     
STEUERUNG
Steuerung/Komfortfunktionen Fanuc 31i optional mit Manual Guide i und 3D Simulation. Beide Spindeln werden auf zwei getrennten Steuerungskanälen programmiert. Der Trackmotion hat eine eigene Steuerung, Siemens 840D, sl geplant.
Kollisionsbetrachtungen Sicherheitszonen können vom Bediener festgelegt werden. Die Steuerung überwacht Kollisionen in der X-Achse. Nach reset der Maschine fahren beide Spindeln in gekoppeltem Zustand in die Ausgangsposition, um Kollisionen maximal auszuschließen.
     
UMRÜSTFREUNDLICHKEIT
Flexibilität - Werkstückspannung/Werkzeugspannung Werkzeugspannung: VDI-BMT-Schnittstelle; Futter: siehe oben.
Einrichteaufwand Beste Ergonomie (Steuerung, Roh-/Fertigteilspeicher / Futter / Werkzeugträger etc.), um schnelles Ümrüsten sicherzustellen. Umrüstzeit abhängig von Werkstücken. Von circa zwei Stunden - circa zwei Tagen, je nach dem, was angepasst werden muss (NC-Programm, Futter, Werkzeuge, Rohteil/-Fertigteilpaletten, Ablauf TrackMotion).
Teile-Zuführung/-entnahme/Werkzeugmagazin Roboterzelle, Schüttgutbunker, Palettierzellen, Shuttle, Trackmotion, Speicherbänder, Rohteilspeicher, Stapelzellen.
     
SERVICE
Verfügbarkeit Servicepersonal Über 24 Stunden ist Hotline erreichbar; Emag-Servicbüro: 7:00 bis 17:30 Uhr; vor Ort innerhalb Deutschlands 6-8 Stunden, möglich durch dezentrale Verfügbarkeit von Servicefachkräften; Ferndiagnose (Online support) über Emag RemoteExperts; "Fingerprint" der Maschine kann während des Lebenszyklus der Maschine gemacht und mit dem Auslieferstatus verglichen werden.
Ersatzteillager/Anfertigung von Ersatzteilen Umfangreiches Ersatzteillager (Spindels, Lager, KGT etc.) weltweit verfügbar (globale Präsenz der Emag Marktunternehmen für After Sales & Service direkt vor Ort beim Kunden).
Teilezeichnungen-Archiv, Internetverfügbarkeit Anwender bekommt mit Auslieferung der Maschine eine Ersatzteil- und Verschleißliste; kurzfristige Verfügbarkeit aller Ersatzteile direkt vom Hersteller.
Wartungsverträge Individuelle Serviceverträge können abgeschlossen werden.
     
TCO
Analyse - Kostentreiber vorhanden Alle Kostentreiber-Bauteile (Ausfallhäufigkeit) im Produkt bekannt. Regelmäßige Versionierung während des Lebenszyklus der Maschine, um das Produkt kontinuierlich weiter zu verbessern. Hohe Verfügbarkeiten können bei Emag-Maschinen garantiert werden; Service-Fachkräfte haben beim Einsatz online-zugang zur kompletten Datenbank und melden interaktiv alle Daten in Datenerfassungssystem.
Bewertung/Zahlen für Ausfallzeiten/Reparaturzeiten Für die einzelne Maschine können Verfügbarkeiten zugesichert werden, Analysen/Auswertungen über Baureihen möglich.
KVP-Maschinenlieferant bei Ausfallmeldung siehe oben (Versionierung), wöchentliche Regelgespräche über Meldungen aus dem Feld.
     
VERTRAGSGESTALTUNG
Garantiezeit Standard: 24 Monate oder nach Absprache.
Zahlungsbedingungen Nach Absprache.
TCO-Prozess fixiert Nach Absprache.
     
     
     

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