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Folie 1
Flexible Fertigungssysteme SS 2008 – Bearbeitungssystem Werkzeugmaschine II - VL 9
9. Vorlesung
Flexible Fertigungssysteme
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Folie 2
Flexible Fertigungssysteme SS 2008 – Bearbeitungssystem Werkzeugmaschine II - VL 9
Inhalt der Vorlesung
• Einleitung
• Einteilung von Fertigungssystemen
• Werkzeugsysteme
• Werkstückflusssysteme
• Steuerung
• Realisierung von flexiblen Fertigungssystemen
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Folie 3
Flexible Fertigungssysteme SS 2008 – Bearbeitungssystem Werkzeugmaschine II - VL 9
Einleitung Einteilung Werkzeugsysteme Werkstückfluss-systeme Steuerung Realisierung
Herausforderungen des Marktes an Nutzer von Werkzeugmaschinen
• Zunahme der Variantenvielfalt durch zunehmende Kundenorientierung
• Zunahme der Produktkomplexität
• Abnahme der Produktlebenszeit
• Abnahme der geforderten Lieferzeit
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Folie 4
Flexible Fertigungssysteme SS 2008 – Bearbeitungssystem Werkzeugmaschine II - VL 9
Einleitung Einteilung Werkzeugsysteme Werkstückfluss-systeme Steuerung Realisierung
Flexibilitäterhöhen
Flexible Fertigungs-systeme
Geschwindigkeitenerhöhen
High Speed Cutting(HSC)
WegeZiele
Genauigkeitenerhöhen
Ultra- und Hoch-präzisionsbearbeitung
Werkstoffspektrumerweitern Hartbearbeitung
Ressourcenver-brauch minimieren
Trockenbearbeitung, Mikrobearbeitung
FertigungssystemWerkzeugmaschine
Entwicklungstrends
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Folie 5
Flexible Fertigungssysteme SS 2008 – Bearbeitungssystem Werkzeugmaschine II - VL 9
Einleitung Einteilung Werkzeugsysteme Steuerung RealisierungWerkstückfluss-systeme
Einteilung von Fertigungssystemen nach dem Automatisierungsgrad
Automatisiertes Fertigungssystemflexibel: Automatisiertes flexibles Fertigungssystem (AFFS), starr: Transferstraße• automatischer Werkstück- und ggf. Werkzeugfluss im gesamten System• zentrale Datenverwaltung im Fertigungsleitrechner
Zelle• automatischer Werkstückwechsel mit Werkstückspeicher
Zentrum• automatischer Werkzeugwechsel mit Werkzeugspeicher, mind. 3 CNC-gesteuerte Achsen,
mind. 2 verschiedene Fertigungsverfahren (z.B. Bohren/Fräsen)
Automat, mechanisch gesteuertNC-Maschine, mikroprozessorgesteuert• automatische Ablaufsteuerung der einzelnen Maschinenfunktionen
Maschine• Erzeugung von Schnitt- und Vorschubbewegung• Erzeugung der Prozesskräfte
Einzelmaschinen
Mehr-maschinen-
systeme
Quelle: Weck: Werkzeugmaschinen – Fertigungssysteme Bd. 1
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Folie 6
Flexible Fertigungssysteme SS 2008 – Bearbeitungssystem Werkzeugmaschine II - VL 9
Einleitung Einteilung Werkzeugsysteme Steuerung RealisierungWerkstückfluss-systeme
Einteilung von Fertigungssystemen nach dem Grad der Flexibilität
umrüstbareTransfer-straße
Transferstraße
Einzelmaschinen
Starre Mehrmaschinen-systeme
Flexible Mehrmaschinen-systeme
integriertesstarres
Fertigungssystem flexibleTransfer-straße
Einzweckmaschine
umrüstbareEinzweckmaschine
flexiblesFertigungs-system flexible
Fertigungs-zelle Bearbeitungs-
zentrum numerisch gesteu.Universal-maschine manuelle
Universalmaschine
Quelle: Weck: Werkzeugmaschinen – Fertigungssysteme Bd. 1
Flexibilität
Pro
dukt
ivitä
t
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Folie 7
Flexible Fertigungssysteme SS 2008 – Bearbeitungssystem Werkzeugmaschine II - VL 9
Einleitung Einteilung Werkzeugsysteme Steuerung RealisierungWerkstückfluss-systeme
Ein Einzweck – Fertigungssystem ist ein automatisiertes Fertigungssystem, das für die Fertigung nur eines bestimmten Produktes konstruiert wurde und nicht ohne weiteres auf die Fertigung anderer Produkte umgestellt werden kann.
Ein Flexibles Fertigungssystem ist ein automatisiertes Fertigungssystem, das dazu geeignet ist, mit einem Minimum manueller Eingriffe eine Gruppe oder Familie von Komponenten zu fertigen. Das System ist gewöhnlich so konstruiert, dass es wirtschaftlich kleine und mittlere Stückzahlen einer Familie von Komponenten kleiner und gemischter Losgrößen fertigt. Die Flexibilität wird normalerweise auf die Teilefamilie beschränkt sein, für die es konstruiert wurde.
Quelle: Tuffentsammer, K.: Die automatisierten Fertigungssysteme In: tz für Metallbearbeitung 79 (1985) Nr. 8
Begriffe
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Folie 8
Flexible Fertigungssysteme SS 2008 – Bearbeitungssystem Werkzeugmaschine II - VL 9
Einleitung Einteilung Werkzeugsysteme Steuerung RealisierungWerkstückfluss-systeme
Flexibilität
Das Attribut flexibel kennzeichnet ein System, das verglichen miteinem anderen System bezüglich eines oder mehrerer Merkmaleeine größere Funktionalität aufweist. Dieses Mehr an Funktion kannquantitativer oder qualitativer Art sein. Man unterscheidet:
• Produkt-Flexibilität,
• Ablauf-Flexibilität,
• Verfahrens-Flexibilität,
• Mengen-Flexibilität,
• Funktions-Flexibilität,
• Geometrie-Flexibilität.
Quelle: Tuffentsammer, K.: Die automatisierten Fertigungssysteme In: tz für Metallbearbeitung 79 (1985) Nr. 8
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Folie 9
Flexible Fertigungssysteme SS 2008 – Bearbeitungssystem Werkzeugmaschine II - VL 9
Einleitung Einteilung Werkzeugsysteme Steuerung RealisierungWerkstückfluss-systeme
Komponenten und Schnittstellen eines flexiblen Fertigungssystems
Informationssystem
Werkstückflusssystem
Handhabungssystem
Transportsystem
Speicherungssystem
Werkzeugsystem
Handhabungssystem
Transportsystem
Speicherungssystem
Bearbeitungssystem
Maschine 1
Ver- und Entsorgungs-systeme
Werkstückmess-und Prüfsysteme
WerkzeugeVorrichtungs- und Spannsysteme
Rohteile / Fertigteile
Rüstmittel Hilfsstoffe / Späne
Maschine 2
Maschine 3
Maschine …
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Folie 10
Flexible Fertigungssysteme SS 2008 – Bearbeitungssystem Werkzeugmaschine II - VL 9
Einleitung Einteilung Werkzeugsysteme Steuerung RealisierungWerkstückfluss-systeme
Werkzeugvor-einstellgerät
Zellensteuerung
Transportsteuerungfür Werkstück- und Werkzeugversorgung
Bestückungsplatzmit Werkzeug-wechselkassette
Wechselbereichfür Werkzeugkassette
Paltettenwechsler
Bearbeitungszentrum
Schienenfahrzeug fürWerkstück- und Werkzeugtransport
Speicherplatz fürWerkstückpalettenund Werkzeug-wechselkassetten
Werkzeug-kassettenmagazin
Werkstück-spannplatz
Beispiel eines flexiblen Fertigungssystems
Quelle: Firma Fritz Werner
Palettenwechsler
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Folie 11
Flexible Fertigungssysteme SS 2008 – Bearbeitungssystem Werkzeugmaschine II - VL 9
Einleitung Einteilung Werkzeugsysteme Steuerung RealisierungWerkstückfluss-systeme
Automatisierte Werkzeugmaschine
Automatisierte Werkzeugmaschinen können verwendet werden, um eine oder eine Anzahl von unterschiedlichen Bearbeitungsoperationen an einem Typ oder einer begrenzten Zahl von Typen von Werkstücken durchzuführen.
Man unterscheidet:
• Automatisierte Werkzeugmaschinen ohne NC-Steuerung (z.B. mit Kurvensteuerung),
• NC- oder CNC-Werkzeugmaschinen.
Quelle: Tuffentsammer, K.: Die automatisierten Fertigungssysteme In: tz für Metallbearbeitung 79 (1985) Nr. 8
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Folie 12
Flexible Fertigungssysteme SS 2008 – Bearbeitungssystem Werkzeugmaschine II - VL 9
Einleitung Einteilung Werkzeugsysteme Steuerung RealisierungWerkstückfluss-systeme
Fertigungssysteme
Gliederung der Werkzeugmaschinen nach dem Entwurf der DIN 69651
Holzbearbeitung Metallbearbeitung Bearbeitung anderer Werkstoffe
Fertigungs-anlagen zum
Urformen
Fertigungs-anlagen zum Umformen
Fertigungs-anlagen zum
Trennen
Fertigungs-anlagen zum
Fügen
Fertigungs-anlagen zum Beschichten
Fertigungsanlagen zum Stoffeigen-schaftsändern
WZM zum Umformen
WZM zum Trennen
WZM zum Fügen
WZM für mehrere Verfahren
Mehrmaschinen-systeme
PressenHämmerWalzmaschinenBiegemaschinenZiehmaschinenMaschinen zum Umformen mit
Wirkmedien oderWirkenergie
Zerteilende WZM
ScherenSchneipressen
Spanende WZM geom. best. SchneideDrehmaschinenBohrmaschinenFräsmaschinenHobelmschinenRäummaschinenSägemaschinenFeilmaschinenBürstmaschinenMaschinen zumMeißeln u. Schaben
Spanende WZM geom. unbestest.
Schneide
Schleifmaschine (rot.)Bandschleifmasch.Hubschleifmasch.HonmaschinenLäppmaschinenStrahlmaschinenGleitspanmaschinenPoliermaschinen
Abtragende WZM
Chem. AbtragenElektr. Abtragen (EDM)Elektro-chem. AbtragenStrahlverfahren –
Laserbearbeitung
Werkzeugmaschinen nach DIN 69651
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Folie 13
Flexible Fertigungssysteme SS 2008 – Bearbeitungssystem Werkzeugmaschine II - VL 9
Einleitung Einteilung Werkzeugsysteme Steuerung RealisierungWerkstückfluss-systeme
Bauformen von Bohr- und Fräsmaschinen mit horizontaler Bearbeitungsachse
Konsole Bett
eins
zwei
dreiA
nzah
l der
Ach
sen
im W
erkz
eugt
räge
r
Quelle: Weck: Werkzeugmaschinen, Band 2
Konsolständerbauweise
BohrwerkbauweiseFahrständerbauweise
Kreuzbettbauweise
Kreuztischbauweise
Konsolbettbauweise
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Folie 14
Flexible Fertigungssysteme SS 2008 – Bearbeitungssystem Werkzeugmaschine II - VL 9
Einleitung Einteilung Werkzeugsysteme Steuerung RealisierungWerkstückfluss-systeme
Konsole Bett Portal
eins
zwei
dreiA
nzah
l der
Ach
sen
im W
erkz
eugt
räge
r
Konsolständerbauweise Kreuztischbauweise
Fahrständerbauweise
Tischbauweise
Gantrybauweise
Bauformen von Bohr- und Fräsmaschinen mit vertikaler Bearbeitungsachse
Quelle: Weck: Werkzeugmaschinen, Band 2
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Folie 15
Flexible Fertigungssysteme SS 2008 – Bearbeitungssystem Werkzeugmaschine II - VL 9
Einleitung Einteilung Werkzeugsysteme Steuerung RealisierungWerkstückfluss-systeme
Beispiele konventioneller nicht automatisierter Werkzeugmaschinen
Leit- und Zugspindeldrehmaschine Stirnfräsmaschine
Drehmaschinen-futter
Werkzeug-schlitten ReitstockLeitspindel
Zugspindel
MaschinenbettSchloßkasten GestellGetriebekasten
Auffangwanne
Schalthebel fürDrehzahlen
Quelle: WEILER Werkzeugmaschinen GmbH
SchwenkbarerFräskopf
Werkstück
Kreuztisch
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Folie 16
Flexible Fertigungssysteme SS 2008 – Bearbeitungssystem Werkzeugmaschine II - VL 9
Einleitung Einteilung Werkzeugsysteme Steuerung RealisierungWerkstückfluss-systeme
Beispiele automatisierter Werkzeugmaschinen
Numerisch gesteuerteSchrägbettdrehmaschine
CNC-Universal-Fräsmaschinein Kreuzschlittenbauweise
Werkzeugrevolver
Planschlitten
Quelle: INDEX-Werke GmbH & Co. KG
Hauptspindel Gegenspindel
Quelle: GILDEMEISTER AG
Werkzeugwechsler
Schwenkrundtisch
Hauptspindel
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Folie 17
Flexible Fertigungssysteme SS 2008 – Bearbeitungssystem Werkzeugmaschine II - VL 9
Einleitung Einteilung Werkzeugsysteme Steuerung RealisierungWerkstückfluss-systeme
Quelle: Tuffentsammer, K.: Die automatisierten Fertigungssysteme In: tz für Metallbearbeitung 79 (1985) Nr. 8
Bearbeitungszentrum
Ein Bearbeitungszentrum ist eine NC- (meist CNC-) Werkzeugmaschine,die zur Ausführung von mindestens zwei Bearbeitungsoperationen undzu automatischem Werkzeugwechsel aus einem Magazin oder einerähnlichen Speichervorrichtung entsprechend dem Bearbeitungsprogrammgeeignet ist.
Eine NC-Drehmaschine mit Vorrichtungen zum automatischen Werkzeugwechsel, angetriebenen Werkzeugen in einem Mehrfachrevolver sowie der Möglichkeit zur numerischen Positionierungund Bewegung der Hauptspindel kann als Drehzentrum bezeichnetwerden.
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Folie 18
Flexible Fertigungssysteme SS 2008 – Bearbeitungssystem Werkzeugmaschine II - VL 9
Einleitung Einteilung Werkzeugsysteme Steuerung RealisierungWerkstückfluss-systeme
Beispiel: Bearbeitungszentrum
Quelle: GILDEMEISTER AG
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Folie 19
Flexible Fertigungssysteme SS 2008 – Bearbeitungssystem Werkzeugmaschine II - VL 9
Einleitung Grundlagen Werkzeugsysteme Steuerung RealisierungWerkstückfluss-systeme
Quelle: Friedl, Dittrich, Wiechmann: Automatisierter Werkzeugfluß in flexiblen Fertigungssystemen. ZwF 85 (1990)
Anforderungen an Werkzeugsysteme
• Vermeidung von Maschinenstillständen wegen fehlender Werkzeuge,
• Senkung der Werkzeugkosten durch Mehrfachnutzung von Werkzeugen und volle Ausnutzung der Werkzeugstandzeit,
• Entlastung des Bedienpersonals durch Wegfall manueller Bedieneingriffe beim Werkzeugtausch.
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Folie 20
Flexible Fertigungssysteme SS 2008 – Bearbeitungssystem Werkzeugmaschine II - VL 9
Einleitung Grundlagen Werkzeugsysteme Steuerung RealisierungWerkstückfluss-systeme
Magazinbauformen
Quelle: Weck: Werkzeugmaschinen Bd. 1
Zahl
der
Wer
kzeu
gebe
nen
Zahl
der
Bew
egun
gsac
hsen
Lage der Werkzeuge zur Rotationsachseder Magazine
axial radial tangential
Scheibe Stern Scheibe
Turm Trommel Turm
KetteKette
Magazine mit beweglichen Werkzeugplätzen
>1
1
>1
1
1
1
Magazine mit stationären Werkzeugplätzen
Leiste
Geometrische Anordnung(Zahl der Koordinatenachsen)
Kassette Regal
eins zwei drei
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Folie 21
Flexible Fertigungssysteme SS 2008 – Bearbeitungssystem Werkzeugmaschine II - VL 9
Einleitung Grundlagen Werkzeugsysteme Steuerung RealisierungWerkstückfluss-systeme
Beispiele: Magazinbauformen
Quelle: Firma Fritz Werner
ScheibenmagazinQuelle: INDEX-Werke GmbH & Co. KG
Kettenmagazin
Kassettenmagazin
Quelle: MIKSCH GmbH
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Folie 22
Flexible Fertigungssysteme SS 2008 – Bearbeitungssystem Werkzeugmaschine II - VL 9
Einleitung Grundlagen Werkzeugsysteme Steuerung RealisierungWerkstückfluss-systeme
WWWTWT WWWTWT
Einzelkomponenten und Abläufe in einem Werkzeugversorgungssystem
Quelle: Weck: Werkzeugmaschinen Bd. 1
Lager-bereich
MaschinennaherBereich
Transport-bereich
Spindelnaher Bereich
Zentral-lager
Transport-lager
Puffer-speicher
Tauscher Maschinen-magazin
Wechsler Spindel
WT/MT
WT MTWV
WAR: Werkzeug - An- und Rückstellbewegung
WW: Werkzeug - Wechsel
WV: Werkzeug - Vorwahl
WT: Werkzeug - Austausch
MT: Magazin - Austausch
TR: Werkzeug- oder Magazin-Transport
MT WAR
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Folie 23
Flexible Fertigungssysteme SS 2008 – Bearbeitungssystem Werkzeugmaschine II - VL 9
Einleitung Grundlagen Werkzeugsysteme Steuerung RealisierungWerkstückfluss-systeme
Quelle: Tuffentsammer, K.: Die automatisierten Fertigungssysteme In: tz für Metallbearbeitung 79 (1985) Nr. 8
Bearbeitungszelle
Eine automatisierte Bearbeitungszelle ist eine untereinanderverbundene Anordnung einer oder mehrerer Werkzeugmaschinen,Messmaschinen und Werkstückbe- und -entladeeinrichtungen zurautomatischen Durchführung eines oder aller spanenden (oder umformenden oder fügenden) Bearbeitungsvorgänge, diebei der Fertigung eines Erzeugnisses erforderlich sind.Man unterscheidet:
• Einzweck-Bearbeitungszellen,• Flexible Bearbeitungszellen.
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Folie 24
Flexible Fertigungssysteme SS 2008 – Bearbeitungssystem Werkzeugmaschine II - VL 9
Einleitung Grundlagen Werkzeugsysteme Steuerung RealisierungWerkstückfluss-systeme
Beispiel: Flexible Drehzelle
Quelle: INDEX-Werke GmbH & Co. KG
AchsanordnungWerkstückpalette
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Folie 25
Flexible Fertigungssysteme SS 2008 – Bearbeitungssystem Werkzeugmaschine II - VL 9
Einleitung Grundlagen Werkzeugsysteme Steuerung RealisierungWerkstückfluss-systeme
TransportAutomatische Verkettung der Fertigungssysteme
Bsp.:• Stetigförderer• Unstetigförderer
LagerAutomatische Speicherung zwischen den Bearbeitungs-vorgängen sowie am Systemein-bzw. ausgang
HandhabungAutomatische Verkettung von Transport-, Lager-und Bearbeitungs-einheiten
Bsp.:• Standgeräte• Anbaugeräte• Portalgeräte
Werkstückflusssysteme
Quelle: Süssenguth, W.; Öhler, P.: Lösungen für den Werkstücktransport in flexiblen Fertigungssystemen. ZwF82 (1987)7, Carl Hanser Verlag
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Folie 26
Flexible Fertigungssysteme SS 2008 – Bearbeitungssystem Werkzeugmaschine II - VL 9
Einleitung Grundlagen Werkzeugsysteme Steuerung RealisierungWerkstückfluss-systeme
Teilfunktionen des Handhabens nach VDI 2860Handhaben
Speichern Menge verändern Sichern
Teilen
Vereinigen
Drehen
Verschieben
Halten
Lösen
Prüfen
GeordnetesSpeichern
TeilgeordnetesSpeichern
Abteilen
Zuteilen
Verzweigen
Zusammenführen
Sortieren
Schwenken
Orientieren
Positionieren
Führen
Weitergeben
Spannen
Entspannen
Anwesenheit prüfen
Identität prüfen
Form prüfen
Größe prüfen
Farbe prüfenGewicht prüfen
Position prüfen
Orientierung prüfen
Messen
ZählenOrientierung messen
Position messen
(Fördern) *)UngeordnetesSpeichern *) *) Keine eigentliche Handlungsfunktion, jedoch zur
vollständigen Beschreibung von Funktionsfolgen erforderlich
Ele
men
tar-
funk
tione
nZu
sam
men
gese
tzte
Fun
ktio
nen
ergä
nzen
deFu
nktio
nen
Bewegen Kontrollieren
Ordnen
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Folie 27
Flexible Fertigungssysteme SS 2008 – Bearbeitungssystem Werkzeugmaschine II - VL 9
Einleitung Grundlagen Werkzeugsysteme Steuerung RealisierungWerkstückfluss-systeme
Informations- und Materialfluss einer flexiblen Fertigungszelle
Quelle: Weck: Werkzeugmaschinen Bd. 1
Leitrechner
FlexibleFertigungs-zelle
Werkstückbereitstellung
DNC DNC
Vorrichtungs-lager
Fertigteil-lager
Rohteil-lager
Werkzeug-aufarbeitung
Werkzeug-bereitstellung
Werkzeug-einstellung
Werkzeug-lager
Rüststation
Zellen-rechner Org.
term.Einr.term.
Pool
BDE
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Folie 28
Flexible Fertigungssysteme SS 2008 – Bearbeitungssystem Werkzeugmaschine II - VL 9
Einleitung Grundlagen Werkzeugsysteme Steuerung RealisierungWerkstückfluss-systeme
Beispiele: Bearbeitungszentrum mit automatischem Materialfluss
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Folie 29
Flexible Fertigungssysteme SS 2008 – Bearbeitungssystem Werkzeugmaschine II - VL 9
Einleitung Grundlagen Werkzeugsysteme Steuerung RealisierungWerkstückfluss-systeme
Anordnungsvarianten von Palettenspeichern für Bearbeitungszentren
Quelle: Weck: Werkzeugmaschinen Bd. 1
Palettenpool mit 8 Speicherplätzen
Linear-Palettenspeicher mitPalettenwagen undPalettenverschiebestation
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Folie 30
Flexible Fertigungssysteme SS 2008 – Bearbeitungssystem Werkzeugmaschine II - VL 9
Einleitung Grundlagen Werkzeugsysteme Steuerung RealisierungWerkstückfluss-systeme
Beispiele: Werkstückversorgung
Quelle: Firma Fritz Werner
Rüstplatz Werkstücktransport
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Folie 31
Flexible Fertigungssysteme SS 2008 – Bearbeitungssystem Werkzeugmaschine II - VL 9
Einleitung Grundlagen Werkzeugsysteme Steuerung RealisierungWerkstückfluss-systeme
Beispiele: Werkstückversorgung
Quelle: Bosch Rexroth AG
Rüstplatz
WerkstücktransportHauptzeitparalleles Rüsten
Quelle: INDEX-Werke GmbH & Co. KG
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Folie 32
Flexible Fertigungssysteme SS 2008 – Bearbeitungssystem Werkzeugmaschine II - VL 9
Einleitung Grundlagen Werkzeugsysteme Steuerung RealisierungWerkstückfluss-systeme
Steuerungsstruktur von flexiblen Fertigungssystemen• Steuerungsebene• Zellenrechnerebene• Leitrechnerebene
Hierarchie-stufen
• Die Informationsgewinnung und-verarbeitung muss in jeder Ebeneso unabhängig wie möglich sein.
Grundsätze der Ebenen-struktur
• Die zwischen den Ebenenausgetauschten Daten sollengering gehalten werden.
• Schnittstellen müssen inhaltlich undphysikalisch klar festgelegt sein.
Quelle: Waller, S.:Lokale Netzwerke und Rechnerhierarchie in CIM-Konzepten. VDI-Bericht 611, Düsseldorf: VDI-Verlag, 1986
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Folie 33
Flexible Fertigungssysteme SS 2008 – Bearbeitungssystem Werkzeugmaschine II - VL 9
Einleitung Grundlagen Werkzeugsysteme Steuerung RealisierungWerkstückfluss-systeme
Dispositive Aufgaben
Aufgaben eines FFS-Leitrechners
Quelle: Weck: Werkzeugmaschinen Bd. 1
• Maschinenbelegungs-planung
• Planung manueller Tätigkeiten (Umrüsten)
Organisatorische Aufgaben
• Führen des Systemabbildes• Vergabe von Arbeitsvor-gängen
• Umdisposition beiStörungen
Operative Aufgaben
• Ableiten von Transport- und Bearbeitungsvorgängen
• Führungen der Transport-und Lagerbilder
Überwachungsfunktionen
• Überwachung der Prozessabläufe
• Erfassen und Protokollieren von Betriebsdaten
• Statistische Auswertung
Verwaltungsfunktionen
• Auftragsverwaltung• NC-Programmverwaltung• Werkstückdatenverwaltung• Werkzeugdatenverwaltung• Dateienverwaltung
Gerätesteuerung
• Senden / Empfangen von NC-Daten
• Transportbefehle• NC-Start• Statusmeldungen
Bedienpersonal
• Rüst- und Spann-anweisungen
• Systemzustandsab-frage / -anzeige
• Dateneingabe bei Störungen• Test- / Wartungsbetrieb
Übergeordneter Rechner
• Auftragsübernahme• Auftragsrückmeldung• Übernahme vonNC-Programmen
Kommunikationsaufgaben
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Folie 34
Flexible Fertigungssysteme SS 2008 – Bearbeitungssystem Werkzeugmaschine II - VL 9
Einleitung Grundlagen Werkzeugsysteme Steuerung RealisierungWerkstückfluss-systeme
Funktionen der Steuerung eines flexiblen Fertigungssystems
Werkzeugmanagement• Werkzeugdatenverwaltung
und -übertragung• Bedarfsermittlung• Werkzeugflusssteuerung
Auftragsverwaltung und Feinplanung• Auftragseinlastung• Auftragsmixbildung• Belegungsplanung• Umdisposition
Ablaufsteuerung• Steuern der Auftrags-
abwicklung• Auftragsverfolgung
und -überwachung
Zellenmanagement• Beauftragung und
Überwachung der Bearbeitung
• Koordination der Abläufe• Ressourcenmanagement
DNC• NC-Programmverwaltung• Übertragung von
Werkzeugdaten, NC-Programmen etc.
• Starten von NC-Programmen• Rückmeldungen
Qualitätssicherung• Ausführung von
Qualitätsregelkreisen• Integration der
Messeinrichtungen
BDE / MDE• Erfassung der IST-Daten• Verdichtung /Auswertung
der Daten / Performance-analyse
• Zeiterfassung / Personal
Prozessvisualisierung• Anzeige des
Anlagenzustandes• Störmeldungen• Steuerbefehle
Materialflusssteuerung• Abwicklung von
Transportaufträgen• Bestands- /
Materialverwaltung
Instandhaltung, Diagnose• vorbeugende Instandhaltung• Planung der Instandhaltung• Fehlererkennung und
-behebung• Teleservice
Quelle: Weck: Werkzeugmaschinen Bd. 1
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Folie 35
Flexible Fertigungssysteme SS 2008 – Bearbeitungssystem Werkzeugmaschine II - VL 9
Einleitung Grundlagen Werkzeugsysteme Steuerung RealisierungWerkstückfluss-systeme
Schritte zur Realisierung eines flexiblen Fertigungssystems
• Definition der Ziele:
• Projektstudie:
• Projektplanung:
• Systemauslegung:
• Angebotserstellung und -prüfung
• Verkürzung der Durchlaufzeit,• Reduzierung der Umlauf- und Lagerbestände,
• geringer Zeitbedarf bei der Einführung neuer Produkte.
• Abgrenzung des Teilespektrums,• Mengenbedarf erfassen,• Maschinenkapazität erfassen,• Präzisierung der Projektziele.
• Lösungssuche,
• Netzplantechnik,• Lösungskataloge,• analytische Berechnungsverfahren,• Verfahren der Investitionsrechnung,• Simulation
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Folie 36
Flexible Fertigungssysteme SS 2008 – Bearbeitungssystem Werkzeugmaschine II - VL 9
Einleitung Grundlagen Werkzeugsysteme Steuerung RealisierungWerkstückfluss-systeme
Kriterien für die Bildung von Teilefamilien
Geometriedaten Fertigungstechnologiedaten Auftragsdaten
• Abmessung• Form• Charakteristische Formelemente
• Fertigungstoleranzen
• Fertigungsverfahren• geforderte Eigenschaften• Materialwerte• Bearbeitungswerte• Spannart
• Losgröße• Fertigungszeiten• Fertigungstermin• Änderungshäufigkeit
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Folie 37
Flexible Fertigungssysteme SS 2008 – Bearbeitungssystem Werkzeugmaschine II - VL 9
Einleitung Grundlagen Werkzeugsysteme Steuerung RealisierungWerkstückfluss-systeme
Einflussgrößen auf die Investitions-rechnung für flexible Fertigungs-systeme
• Flexibel automatisierte Fertigung, z.B.:
- Automatische Werk-stück-, Werkzeug- und Informationsversorgung
- rüstzeitfreier Auftragswechsel
- Aufsichtsarmer Betrieb durch selbstständige Ablaufsteuerung und Prozessüberwachung
• Reduzierung der Umlauf-und Lagerbestände
• Geringerer Fertigungs-steuerungsaufwand
• Automatisierte Qualitäts-sicherung
Rationalisierungseffekte
• Kürzere Lieferzeiten
- Schnelleres Reagieren auf Bedarfsschwan-kungen
- Schnellere Einführungneuer Projekte
- Qualitätssteigerung
Marktorientierte Vorteile
• Kürzere Lieferzeiten
- Schnelleres Reagieren auf Bedarfsschwan-kungen
- Schnellere Einführungneuer Projekte
- Qualitätssteigerung
Anpassbarkeit anneue Fertigungsaufgaben
Umsatz- und Ertragssteigerung
Kostenreduzierung Kostenreduzierung
Rentabilität der Investition
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Folie 38
Flexible Fertigungssysteme SS 2008 – Bearbeitungssystem Werkzeugmaschine II - VL 9
Einleitung Grundlagen Werkzeugsysteme Steuerung RealisierungWerkstückfluss-systeme
Simulation flexibler FertigungssystemeBeschreibung
Werkstückdaten:• Bearbeitungszeiten• Arbeitspläne• Werkzeugdaten• Einsatzzeiten• Standzeiten
Systemstruktur Strategien:• Einlastungsstrategien• Rüststrategien• Transportstrategien
• Kapazitätsauslastung• Werkstückträgerbedarf• Werkzeugbedarf• Personalbedarf• Einlastungsreihenfolge• Optimale Strategien
Simulationsergebnisse
KapazitätsauslastungWerkstückträger-
bedarf
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Folie 39
Flexible Fertigungssysteme SS 2008 – Bearbeitungssystem Werkzeugmaschine II - VL 9
Einleitung Grundlagen Werkzeugsysteme Steuerung RealisierungWerkstückfluss-systeme
Beschreibungssystem
Integriertes Modell
Simulation Kostenrechnung CAD-Generierung
Quelle: Spur, Stöferle; Handbuch der Fertigungstechnik Bd. 6
Beispiel eines Planungssystems
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Folie 40
Flexible Fertigungssysteme SS 2008 – Bearbeitungssystem Werkzeugmaschine II - VL 9
Einleitung Grundlagen Werkzeugsysteme Steuerung RealisierungWerkstückfluss-systeme
Quelle: Spur, Stöferle; Handbuch der Fertigungstechnik Bd. 6
Layout eines flexiblen Fertigungssystems