Geschwindigkeit ist ein Ziel der Bearbeitungssysteme Multistep XT von Mikron. Ebenso wichtig beim Einsatz für mittlere und kleinere Serien sind die Vielseitigkeit und das schnelle Umrüsten. Dafür nutzt der Schweizer Maschinenbauer schon seit Jahren die Hochgeschwindigkeitssteuerung Indra Motion von Bosch Rexroth. Mikron Machining Technologies brachte in diese Partnerschaft die langjährige und breite Erfahrung im Bau von Werkzeugmaschinen und Bearbeitungszentren ein, Bosch Rexroth das Komplettpaket für Steuerung, Antriebe und Führungskommunikation.

Gemeinsam wurde das bewährte Konzept eines linearen CNC-Transfer-Bearbeitungssystems (computerisierte numerische Steuerung) für die Präzisionsfertigung konstant weiterentwickelt. «Eine Pionier-leistung», wie bei Mikron mit Stolz vermerkt wird. Aus dem Prototyp Multistep XS entstand das heute am Markt gefragte Konzept XT-200. Bereits wurden mehr als 150 Multistep-Anlagen ausgeliefert.

Die Basis bildet ein Antriebs- und Steuerungspaket von Rexroth mit der Hochgeschwindigkeitssteuerung Indra Motion, nun in der jüngsten Generation MTX. Diese ermöglicht beachtlich höhere Leistungen. In 12 voneinander unabhängigen CNC-Kanälen können künftig bis zu 64 Achsen an einer Steuerung betrieben werden. «Die Bewegungen sind einfach schneller und folgen flüssiger aufeinander als vorher», beschreibt Rolf Held, Konstruktionsleiter von Mikron in Rottweil (D), den Tempozuwachs des neuen Multistep XT-200. Von Auge ist kein Unterschied auszumachen. Doch die bei jedem Arbeitsgang eingesparten paar Bruchteile von Sekunden summieren sich. «Das System schafft mehr Werkstücke pro Zeiteinheit. Nach den ersten Erfahrungen ist die Produktivität bis zu 20% höher als beim Vorgängermodell XT», rechnet Held. Solche Verbesserungen sind selten. «Üblicherweise bringen Neuerungen 8 bis 12%.»

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Wie die Vorgängeranlagen verfügt Multistep XT-200 über eine übersichtliche Programmierung, Diagnostik, Produktionsdatenverwaltung und 3D-Simulation. Zudem ist die Steuerung für Teleservice und -support eingerichtet. In der Verbindung mit der integrierten, multitaskingfähigen Produktionssteuerung IEC 61131-3 SPS Indra Logic auf einer leistungsfähigen Hardware ermöglicht MTX aussergewöhnliche Leistungsdaten. Wichtig für eine moderne Betriebsführung ist ferner, dass die neue Steuerung eine enge Verzahnung von CNC und SPS (Speicher-programmierbare Steuerungen) garantiert. Dem Hersteller bringe das Komplettpaket für Steuerung, Antrieb und Führungskommunikation einen grossen Vorteil, insbesondere auch im Servicebetrieb rund um die Welt.

Multistep ist ein Multitalent

Mikron verbindet im Multistep-Konzept erweiterbare, fest miteinander verbundene Einzelmodule linear miteinander. Dabei kann der Anwender je nach Fertigungsaufgabe ein bis drei Standardbearbeitungsmodule mit jeweils einer Fünfachs- und Seitenbearbeitung kombinieren. Die Steuerung mit allen CNC-Funktionalitäten ist auf bis zu drei Standardmodule, ein Sondermodul für spezielle Bearbeitungsschritte sowie für automatische Be- und Entladestationen ausgelegt.

«In der höchsten Ausbaustufe regelt die CNC bis zu 30 Achsen simultan», erläutert Held. Die lineare Erweiterung durch weitere Module steigere die Produktivität erheblich, da komplexe Bearbeitungen für Werkstücke bis zu 10 x 10 x 10 cm parallel abgearbeitet werden. «Damit ist das Konzept hervorragend für Serienanläufe oder auslaufende Serien geeignet, denn durch die Modulbauweise hat der Anwender genau so viel Maschine, wie er für die geforderte Stückzahl braucht», hebt der Entwicklungsleiter hervor. So kombiniere eine Multistep-Anlage die Produktivität einer Transferlinie mit der Flexibilität eines Bearbeitungszentrums.

Ein Leckerbissen von Rexroth

«Uns hat die Indra Motion MTX zunächst wegen der grossen Offenheit gefallen», erinnert sich Held. «Aber durch die hohe Geschwindigkeit können wir jetzt auch eine wesentlich produktivere Lösung anbieten.» Bei der Bearbeitung komplexer Teile, wie sie mit Multistep XT-200 üblich sind, bringe Indra Motion MTX weitere Funktionen für Zeitgewinne mit. Umfangreiche CNC-Programme müssen nicht erst komplett in den Arbeitsspeicher geladen werden, sondern werden nach der Aktivierung kontinuierlich per CNC-Streaming abgearbeitet.

Damit beginnt der Bearbeitungsvorgang bereits, während im Hintergrund noch Codes erzeugt bzw. geladen werden. Teileprogramme werden in einem File-System organisiert, das dem verfügbaren Arbeits- oder Massenspeicher flexibel zugeordnet wird. Eine Begrenzung der Programmgrösse ist demzufolge aufgehoben.

Weiter steigern die dynamische Vorverarbeitung von CNC-Teileprogrammen mit bis zu 1000 Sätzen Look ahead die Nutzung von Spline- und Nurbs-Interpolation oder die ruckbegrenzte Geschwindigkeitsführung die Bearbeitungsgeschwindigkeit bei gleichzeitig verbesserter Bearbeitungsqualität. Die Entwickler der neuen Multistep XT-200 erreichten dadurch einen weiteren Geschwindigkeitszuwachs auf aussergewöhnliche Leistungsdaten.

Die SPS arbeite 1000 Anweisungen in lediglich 60 µs (Mikro-sekunden) ab, und die CNC bietet bei Ansteuerung von acht Achsen eine Interpolationszykluszeit von maximal 1 ms (Millisekunde), lauten die technischen Eckdaten. Und bei der Führungskommunikation setzt Mikron bei Multistep XT-200 auf Profibus als Feldbus sowie Sercos Interface zur Echtzeitkom- munikation mit den Antrieben. Der Vorteil sei, dass die durchgängig offene Indra Motion MTX alle gängigen Feldbussysteme unterstütze. Weiter lässt sie sich laut Held über Ethernet an übergeordnete Unternehmenssoftware anschliessen. Das sei zum Beispiel eine wichtige Voraussetzung für den weltweiten Einsatz in der Automobilindustrie.

Mikron nutzt auch Sonderfunktionalitäten, um die Produktivität zu erhöhen «Wir können mit der Indra Motion MTX automatische Aufspannkorrekturen bis auf 0,1 Grad genau vorgeben», hebt Held hervor. Damit entfielen umständliche Arbeiten für die Korrektur von Spannwerkzeugen. Ohne Umspannen transportiert die Anlage die Werkstücke von einem Modul zum nächsten. Das von Mikron speziell entwickelte Umlaufkonzept reduziert die Zahl der benötigten kodierbaren Werkstückträger auf ein Minimum.

Durch paarweises und wechselseitiges Umsetzen zwischen benachbarten Modulen garantiert das System einen ständigen Produktionsfluss. Dabei arbeitet die Linie sowohl im Vorwärts- als auch im Rückwärtsfluss. Die Werkstückwechselzeit liegt bei 5,5 Sekunden, die Span-zu-Span-Zeit in den Modulen bei 1,0 Sekunden.

Unproduktivität reduzieren

Ein weiterer Schlüssel zu höherer Produktivität sind die intelligenten Servoantriebe Indra Drive von Rexroth mit ihrer umfangreichen Palette an rotatorischen Motoren und Direktantriebstechnik. Darüber hinaus verfügen die Servoantriebe Indra Drive über integrierte Sicherheitsfunktionen für sicheren Halt und sichere Bewegungen, die nach EN 954-1, Kategorie 3, zertifiziert sind. Das bringt auch finanzielle Vorteile: «Insgesamt haben wir die unproduktiven Nebenzeiten um bis zu 40% reduziert», bekräftigt Held.