Firma Mack-Alusysteme ma siedzibę w Klettgau-Geißlingen w południowych Niemczech. Zajmuje się produkcją precyzyjnych podzespołów dla klientów z branży lotniczej, transportu kolejowego, elektroniki, motoryzacji i inżynierii mechanicznej. „Produkujemy specjalne, dostosowane do indywidualnych potrzeb produkty premium i elementy konstrukcyjne, które spełniają surowe wymagania względem profili aluminiowych ekstrudowanych lub materiałów blaszanych” — wyjaśnia Dominik Isele, kierownik produkcji w Mack-Alusysteme. „Nasza oferta obejmuje zarówno obróbkę o wysokim stopniu precyzji, jak i ekskluzywne produkty od bardzo małych po ośmiometrowe, w tym obróbkę powierzchni na życzenie. W przypadku tych indywidualnych rozwiązań obowiązują nasze wysokie standardy techniczne, zarówno na etapie produkcji modułów, jak i montażu komponentów. Dla nas liczy się precyzja co do jednej setnej” — podkreśla Isele.
Kierownik produkcji w firmie Mack zna obróbkę aluminium od podszewki. Przeszedł tu szkolenie i na przestrzeni lat zdobył kwalifikacje niezbędne do objęcia tego odpowiedzialnego stanowiska kierowniczego. „W kwestii precyzji zaczynamy tam, gdzie inni się zatrzymują” – mówi Isele, opisując wysokie standardy w firmie Mack. „Dla naszych międzynarodowych klientów z sektora premium produkujemy na przykład elementy dekoracyjne i wyposażenie wnętrz drogich kabin. Każdy mikron musi idealnie pasować. Aby osiągnąć ten cel, korzystamy z nowoczesnych maszyn do obróbki numerycznej. Aby sprostać tym wysokim wymaganiom klientów, potrzebujemy partnerów w postaci najwyższej klasy wykonawców, ale także absolutnie niezawodnych podzespołów produkcyjnych”. Od kilku miesięcy jednym z flagowych produktów Mack jest pięcioosiowe monoblokowe centrum frezarskie PH Cell 300 DMU 95 przeznaczone do modułowej obsługi palet. Sercem w pełni automatycznej obróbki komponentów jest system szybkiej wymiany palet VERO-S firmy SCHUNK, który pełni funkcję jednostki do zmiany palet na maszynie i sprzęgu robota oraz służy do bezpośredniego mocowania przedmiotu obrabianego. Dzięki modułowej konstrukcji systemu VERO-S i jego elastycznym funkcjom, system szybkiej wymiany palet może realizować kilka zadań.
„Planując nową maszynę, chcieliśmy znaleźć rozwiązanie, które pozwoliłoby nam elastycznie projektować palety i obsługiwać wiele różnych komponentów za pomocą tylko jednego urządzenia” — mówi Isele, wyjaśniając, jak wyglądała sytuacja na początku. Nowa obrabiarka postawiła przed firmą Mack kilka wyzwań. Ze względu na złożoną geometrię detalu jego obróbka zajmuje dużo czasu. Powinno zatem być możliwe przygotowanie nieobrobionych detali w taki sposób, aby utworzyć zapas całkowicie zamocowanych detali, które można będzie automatycznie przetwarzać podczasa kolejnych etapów obróbki. Maszynę można eksploatować 24 godziny na dobę przez siedem dni w tygodniu, dzięki paletom przygotowanym wcześniej na stacji paletowej i oczekującym na przetworzenie, a następnie umieszczanym tutaj ponownie po zakończeniu obróbki. „Naszym celem było maksymalne wydłużenie czasu pracy wrzeciona oraz pełna automatyzacja podawania i odbierania palet” — potwierdza Isele. Firma Mack osiągnęła ten cel dzięki systemowi mocującemu VERO-S firmy SCHUNK. I nie tylko. „Ponieważ maszyna jest pięcioosiowym centrum obróbczym, a profile aluminiowe o dużej objętości wymagają obróbki z pięciu stron, potrzebowaliśmy rozwiązania zapewniającego doskonały dostęp do komponentu. System bezpośredniego mocowania przedmiotu obrabianego WDM-5-X sprawdził się w realizacji tego zadania.
Dzięki modułom mocującym WDM-5-X z modułowego systemu VERO-S użytkownik może ustawić kolumny mocujące zgodnie z konkretnymi wymaganiami, uzyskując w ten sposób optymalną dostępność przedmiotu obrabianego podczas obróbki pięciostronnej. Dzięki tej metodzie bezpośredniego mocowania przedmiotu obrabianego unika się konturów kolizyjnych, a wrzeciono dociera do elementu w każdym położeniu. Dzięki tej zasadzie mocowania przy użyciu kolumn można skrawać materiał na całej powierzchni przedmiotu obrabianego. Podstawowe moduły WDM-5 X stanowią podstawę do ustawiania na palecie, a w połączeniu z dowolnie łączonymi modułami warstwowymi o różnych wysokościach można realizować obróbkę na różnej wysokości. Przedmiot obrabiany jest mocowany do kolumny mocującej za pomocą sworznia poprzez paletę. Uruchomienie odbywa się bez udziału mediów i ręcznie, z momentem dokręcającym 15 Nm. Sposób mocowania zależy od ciężaru obrabianego przedmiotu i procesu skrawania metalu, dlatego firma SCHUNK oferuje w swoim asortymencie szeroką gamę sworzni. Firma Mack wykorzystuje sworznie typu „jaskółczy ogon” zagłębiane w surowcu na zaledwie 3,5 mm i bez konturów kolizyjnych.
„W przeszłości musieliśmy sobie z tym radzić, używając stołów pośrednich do klasycznego zaciskania w imadłach, aby uzyskać skok niezbędny do obróbki pięciostronnej. To już przeszłość” – potwierdza Dominik Isele. „Dzięki temu systemowi mocowania jesteśmy w stanie wykonać wszystkie zadania na obrabiarce”. Firma SCHUNK początkowo udostępniła system WDM-5 X kierownikowi produkcji w celach testowych. „Nasz dział projektowania specjalistycznego pracuje intensywnie nad wszystkimi specyficznymi zastosowaniami klientów” — mówi Rainer Storz, konsultant techniczny ds. stacjonarnych systemów mocowań w firmie SCHUNK. „Nasi projektanci, pracując wspólnie i bazując na swojej gruntownej wiedzy i dużym doświadczeniu w zakresie zastosowań, znajdą najlepsze możliwe rozwiązanie z uwzględnieniem warunków ramowych klienta. Stosujemy cały nasz know-how na długo przed złożeniem zamówienia przez klienta” – mówi Storz. W ten sposób ostatecznie uzyskuje się propozycję optymalnego rezultatu.
W firmie Mack udało się to osiągnąć w bardzo krótkim czasie, ponieważ kierownik produkcji był w stanie dokładnie określić zadania systemu mocującego. „Tym, co absolutnie przekonało nas, że ten system pasuje, był sworzeń mocujący na przedmiocie obrabianym o konstrukcji typu «jaskółczy ogon»” – podsumowuje Isele. Sworzeń typu „jaskółczy ogon” firmy SCHUNK umożliwia bezpośrednie mocowanie płaskich przedmiotów obrabianych, których głębokość zamocowania wynosi zaledwie 3,5 milimetra. Trapezoidalny kształt połączenia typu „jaskółczy ogon” znacznie zwiększa powierzchnię styku, poprzez którą pochłaniane są siły mocujące. Dzięki temu można uzyskać mniejszą głębokość mocowania i połączenie na wcisk. „Oszczędza to surowiec. Co więcej, mogliśmy zachować nasze poprzednie półfabrykaty, które były zaciskane różnymi imadłami jeden do jednego, i nie musieliśmy dokonywać żadnych zmian przy zamawianiu materiałów. Dzięki doskonałej dostępności podczas obróbki pięciostronnej z wykorzystaniem kolumn WDM 5-X, te dwie zalety stały się niepodważalnym argumentem przemawiającym za tym systemem”.
Sworznie typu „jaskółczy ogon” tworzą nowe możliwości obróbki cienkich elementów, połówek form lub detali o dowolnym kształcie. W obróbce skrawaniem metali oraz w produkcji narzędzi i form. Tradycyjne sworznie do szybkiej wymiany palet wymagają wkręcania na głębokość 20–25 milimetrów – tutaj jest to zaledwie 3,5 milimetra. Potrzebny interfejs można z łatwością wyprodukować za pomocą frezarki do swobodnego formowania z minimalnym odrzutem materiału. Następnie osadza się sworzeń, a kluczem nasadowym blokuje się dwa hartowane suwaki mocujące. Po obróbce sworzeń mocujący można wyjąć i użyć ponownie do innych celów.
Operator przygotowuje palety z modułami WDM-5 X i półfabrykatami w oddzielnej, ergonomicznie zaprojektowanej stacji nastawczej. Firma Mack korzysta z 12 palet VERO-S o wymiarach 500 x 500 milimetrów; moduł składowania palet DMU 95 PH Cell 300 jest zaprojektowany na maksymalnie 28 palet i można go dostosować do indywidualnych potrzeb dzięki różnym przegródkom i poziomom. Pozycje mocowania na palecie są wyraźnie oznaczone za pomocą siatki. W zależności od przedmiotu obrabianego można stosować niezawodnie powtarzalne schematy mocowania. Dzięki łatwej obsłudze modułów mocujących i precyzyjnym schematom mocowania, nawet niewykwalifikowani pracownicy mogą ręcznie dokonywać nastawy. Na koniec robot odbiera paletę z całkowicie zamocowanymi przedmiotami obrabianymi ze stacji nastawczej i przechowuje je na stanowisku palet, tak aby we właściwym czasie mogły zostać podane do obrabiarki, a następnie zabrane stamtąd po przetworzeniu.
Sprzęg robota VERO-S NSR 160 stanowi złącze pomiędzy paletą z przedmiotami obrabianymi a robotem. Dzięki smukłej konstrukcji załadunek palet mógł odbyć się blisko stołu maszynowego. Duża siła docisku na sworzniu mocującym po stronie robota tworzy sztywny układ o dużej sile trzymania nawet przy wysokich momentach obrotowych. Dzięki temu obsługa ciężkich palet staje się prosta, a proces niezawodny. Proces mocowania modułu robota odbywa się za pomocą wbudowanego zespołu sprężynowego. Siła sprężyny jest przekształcana przez tłok w układzie osiowym i opatentowany układ kinematyczny napędu w maksymalną siłę docisku na sworzniu zaciskowym. Mocowanie za pomocą dwóch suwaków mocujących jest dopasowane kształtowo i samoblokujące. Nawet w przypadku spadku ciśnienia podtrzymywana jest pełna siła docisku, którą można dodatkowo zwiększyć dzięki funkcji turbo zintegrowanej w wersji standardowej. Zabezpieczenie przed obrotem wokół centralnej osi wzdłużnej zapewniają boczne skosy lub dwa cylindryczne sworznie z przodu. Szerokie promienie wejścia przy sworzniu i module mocującym umożliwiają szybkie i bezpieczne łączenie przy nachyleniu pod kątem i mimośrodowości, i dlatego kompensuje niedokładności ruchu robota. Moduł jest otwierany pneumatycznie pod wpływem ciśnienia w układzie wynoszącego 6 barów. Całkowicie uszczelnione moduły są odporne na rdzę. Dzięki zastosowaniu stopu aluminium o wysokiej wytrzymałości, VERO-S NSR 160 charakteryzuje się niską masą, co pozwala na osiągnięcie maksymalnej ładowności palet. Możliwy jest całkowity ciężar przenoszenia wynoszący 300 kilogramów – obejmujący przedmiot obrabiany i paletę, łącznie ze sprzęgiem robota.
Robot wymienia wyposażoną wcześniej paletę na stole maszynowym w sposób całkowicie automatyczny. W firmie Mack poszczególne moduły typu VERO-S NSE3 138 są zainstalowane na stole maszynowym. Jest to obecnie najbardziej wydajny, pneumatyczny system szybkiej wymiany palet do uniwersalnych zastosowań frezarskich. Paleta jest wciągana jednocześnie za cztery sworznie mocujące. Po zakończeniu obróbki paleta jest zwalniana, tymczasowo odkładana na stację paletową, po czym rozpoczyna się nowe zadanie przetwarzania. Sterowanie automatyką za pomocą panelu sterowania obrabiarki jest wygodne i łatwe. Dzięki koncepcji uszczelnień firmy SCHUNK moduły mocujące oraz miejsca przykręcania palet są stale chronione przed materiałami ściernymi i pyłem. Kierownik produkcji Dominik Isele jest zadowolony: „Dzięki temu systemowi mocowania nasza obrabiarka robi to, co powinna: frezuje przez całą dobę”. Szczególnie podoba mu się absolutna powtarzalność. „Wszystko do siebie pasuje: znalezienie wraz z firmą SCHUNK rozwiązania, wdrożenie projektu i sam elastyczny system mocowania. To dla nas prawdziwie wszechstronny pakiet, prosty i inteligentny”.