Kolbus: Rüstzeiten im Visier

Ende 2014 gab es bei Kolbus rund 17 500 Teile, für die aufgrund einfacher Bearbeitung die Fertigung auf einer CNC-Maschine nicht wirtschaftlich war. Investitionsplaner Sven Kolwey hinterfragte dies und kam Anfang 2015 zu einem anderen Schluss. Er ermittelte, dass sich die CNC-Fertigung für mehr als ein Drittel dieser Teile unter bestimmten Annahmen doch rechnet. Bei seiner Überprüfung bewertete er die 17 500 Bauteile nach Werkstoffen, Geometrie, Abmessungen, Bearbeitungsart und ermittelte anschließend die Gemeinsamkeiten: Etwa 8000 Sachnummern bedürfen nur geringer Bearbeitung. Bei ihnen sind lediglich weniger komplexe Arbeiten wie einfache Fräsoperationen, Senken, Bohren oder Gewindeschneiden erforderlich. Außerdem zeichnen sie sich dadurch aus, dass sie alle eine prismatische Form haben und maximal 500 mm x 400 mm groß sind.

Eine weitere wichtige Gemeinsamkeit waren die kurzen Laufzeiten der Werkstücke, die überwiegend in kleinen Stückzahlen zwischen 2 und 80 gefertigt werden. „Bei einer

Rund vier Monate nach dem Start ist die Maschine zweischichtig ausgelastet. Kolbus stellt deutliche Zeiteinsparungen bei den Rüst- und Fertigungszeiten im Vergleich zur konventionellen Fertigung fest. Die höhere Präzision der Fertigung bringt einen zusätzlichen Qualitätsgewinn.
Bild: Hilma-Römheld

durchschnittlichen Losgröße von 16 Stück müssen wir mehrmals pro Schicht umrüsten. Daher sind kurze Rüstzeiten für uns ein enorm wichtiges Thema. Denn wenn die Maschinen stehen, kostet das jedes Mal eine Menge Geld“, so Frank Bekemeier, Leiter mechanische Fertigung bei Kolbus.

Technisch ausgereift

Mit diesen Vorgaben sprachen Kolwey und Bekemeier den Spanntechnikspezialisten Roemheld an. Seit 1999 verwendet Kolbus Hilma-Maschinenschraubstöcke auf CNC-Bearbeitungszentren. Mittlerweile sind an verschiedenen Maschinen insgesamt rund 100 Stück von ihnen im Einsatz, viele für das Spannen von zwei und mehr Werkstücken.

Hilma-Maschinenschraubstock DS 125 H mit QIS-Backensystem. Auf den Spannsystemen sind QLS-Grundbacken mit Magneteinsätzen montiert.
Bild: Hilma-Römheld

Karl-Heinz Stötzel, Produktmanager Werkstückspannsysteme am Roemheld-Standort Hilchenbach, und Frank Millkuhn, technischer Verkäufer des örtlichen Vertriebspartners Werner Bock KG, entwickelten gemeinsam mit Kolwey und seinen Kollegen ein Konzept, bei dem mit nur zwei verschiedenen Spannsystemen ein Großteil der beschriebenen Teile gespannt werden kann.

Hierbei stellten sich die hydraulisch betriebenen Doppelspannsysteme der Typen DCS 80 H und DS 125 H als optimale Spannlösung heraus. Das Kompakt-Spannsystem DCS 80 H mit einer Backenbreite von 80 mm und einer maximalen Spannkraft von 20 kN bietet Spannweiten bis 142 mm für die gleichzeitige Bearbeitung von zwei Werkstücken. Größere Bauteile nimmt das Doppelspannsystem DS 125 H auf: Seine Backenbreite beträgt 125 mm, die Spannweiten erreichen zwei mal 204 mm. Die Spannkraft beträgt bis zu 40 kN. Alle Hilma-Maschinenschraubstöcke sind kompakt gebaut und auf Trägerplatten montiert. Die vier kleineren Modelle sind gemeinsam auf einer Platte befestigt, die größeren Versionen jeweils auf einer eigenen. Die Trägerplatten sind mit Einzugsbolzen für ein Nullpunktspannsystem ausgestattet. So können sie schnell auf der mit dem Maschinentisch fest verbundenen Schnellverschlussplatte positioniert und gespannt werden. Dadurch lassen sich die Schraubstöcke rasch wechseln und je nach Bedarf miteinander kombinieren. Die durchdachte Anordnung der Schraubstöcke ermöglicht, dass längere Teile auch über zwei Schraubstöcke gespannt werden können.

Auf einen Blick

Kompakt-Spannsysteme von Roemheld

• die Kompakt-Spannsysteme lassen sich dank verschiedener mechanischer und hydraulischer Ausführungen
• optimal in manuellen Anwendungen wie auch in automatisierten Prozessen einsetzen
• die sehr kompakte Ausführung der Spannsysteme gewährleistet den Einsatz auch in beengten Arbeitsräumen
• durch ein großes praxisgerechtes Programm von Standardbacken wird ein breites Einsatzspektrum in der Fertigung erreicht
• abgestufte Backenbreiten von 25 bis 80 mm ermöglichen die Mehrseitenbearbeitung in nur einer Aufspannung
• der Einsatz kann auf vertikalen wie auch auf horizontalen Bearbeitungszentren erfolgen
• die große Auswahl an verschiedenen Bauformen bietet den optimalen Einsatz auf 5-Achs-Bearbeitungszentren und Nullpunktspannsystemen (Einzel-, Reihen- und Turmaufspannung)
• unterschiedliche Bauarten, Baulängen und beliebige Aufspannlage garantieren die optimale Anpassung an Arbeitsraum, Werkstück und Bearbeitungsaufgabe

Ebenfalls schnell geht der Wechsel der Spannbacken vonstatten, die sich mit wenigen Handgriffen austauschen lassen. Das bei Roemheld entwickelte QIS-Backensystem (Quick Insert System) bietet hierfür die besten Voraussetzungen.

Mit den Nullpunktspannsystemen werden alle Maschinenschraubstöcke schnell auf der Schnellverschlussplatte positioniert und gespannt. Zwischen den beiden Nullpunktspannmodulen ist die Medienkupplung für die Hydraulik zu sehen.
Bild: Hilma-Römheld

Kolbus setzt die Backen in diesem Projekt erstmalig ein und hat in kurzer Zeit bereits gute Erfahrungen gesammelt. Hierbei wurden die Maschinenschraubstöcke mit QIS-Grundbacken mit Magneteinsätzen ausgestattet, auf die in wenigen Sekunden die benötigten Wechselbacken einfach aufgesteckt werden. Somit entfällt ein zeitaufwändiges Umschrauben beim Backenwechsel. Für unterschiedliche Bearbeitungen werden zahlreiche Wechselbacken angeboten, lieferbar sind außerdem kundenspezifische Ausführungen, beispielsweise Wechsel-stufenbacken oder Wechselbacken mit Prisma oder mit seitlicher Führung.

Die Vorschläge von Stötzel und Millkuhn kamen bei Kolbus gut an, so Bekemeier: „Das gemeinsam erarbeitete Konzept der Doppelspannung ist gut, die Schraubstöcke bieten trotz ihrer kompakten Baumaße für jede Spannstelle große Spannweiten und sind durch die QIS-Backen äußerst schnell umrüstbar.“

Von links nach rechts: Sven Kolwey, Investitionsplanung, Henry Möller, Bediener, und Frank Bekemeier, Leiter mechanische Fertigung von Kolbus. Daneben Frank Millkuhn, technischer Verkäufer Werner Bock KG, und Karl-Heinz Stötzel, Produktmanager Werkstückspannsysteme am Roemheld-Standort Hilchenbach.
Bild: Hilma-Römheld

Im Laufe der Projektzusammenarbeit trug Kolbus eine Reihe von weiteren speziellen Anforderungen vor, die Roemheld wie gewünscht umsetzte. So wollte der Kunde als zusätzliche Erleichterung für den Backenwechsel seitliche Führungen an den Grund- und Wechselbacken sowie besondere Anschläge für das schnelle Positionieren der zu bearbeitenden Werkstücke. Außerdem beabsichtigte Kolbus, die Schnellverschlussplatte und spezielle Grippbacken selber zu entwickeln und zu fertigen – auch hierbei unterstützte ihn der Spanntechnikspezialist. Das Ergebnis der Zusammenarbeit kann sich sehen lassen: „Die Spannsysteme sind perfekt auf die vorgesehene Maschine abgestimmt. Mit der Kombination der Schraubstöcke auf dem Maschinentisch nutzen wir den Verfahrbereich des Bearbeitungszentrums optimal aus“, so Stötzel.

Positive Zwischenbilanz

Rund vier Monate nach dem Start zieht Investitionsplaner Kolwey eine positive Zwischenbilanz: „Die Maschine ist zweischichtig ausgelastet, und

Seit Februar 2015 steht ein Bearbeitungszentrum DMG DMC 1150 V für die CNC-Fertigung der zusätzlichen Komponenten in der Abteilung mechanische Teilefertigung bei Kolbus.
Bild: Hilma-Römheld

wir ermitteln deutliche Zeiteinsparungen bei den Rüst- und Fertigungszeiten im Vergleich zur konventionellen Fertigung. Diese zeitlichen Vorteile sind so groß, dass sich selbst bei einem fast doppelt so hohen Stundensatz die gesamte Anlage einschließlich der Maschine in einem Zeitraum von etwa 3,5 Jahren amortisieren wird. Die höhere Präzision der Fertigung bringt zudem einen Qualitätsgewinn bei den Bauteilen.“

Bis die Programme für alle 8000 Sachnummern geschrieben und alle Abläufe optimiert sind, wird es noch eine Weile dauern. „Es ist absehbar, dass sich die Rüst- und Fertigungszeiten durch die ständig laufenden Anpassungen noch weiter reduzieren lassen. In der Zwischenzeit werden wir bei Roemheld zusätzliche Spannsysteme anfragen, um die Vielfältigkeit der Aufspannmöglichkeiten zu erhöhen“, erläutert Kolwey.

Auf den Spannsystemen sind QLS-Grundbacken mit Magneteinsätzen montiert – hier mit den Wechselbacken, die in wenigen Sekunden einfach aufgesteckt werden.
Bild: Hilma-Römheld

Bereits wenige Wochen nach dem Unternehmensbesuch bei Kolbus hat sich die Ankündigung des Investitionsplaners erfüllt, berichtet Produktmanager Stötzel: „In der Zwischenzeit hat die Produktivität in der mechanischen Teilefertigung weiter zugenommen, so dass bei uns weitere Spannsysteme bestellt und an Kolbus ausgeliefert wurden.“

Kontakt:

• Kolbus GmbH & Co. KG, www.kolbus.de
• Hilma-Römheld GmbH,  www.hilma.de
• Werner Bock KG, www.werner-bock-kg.de