Automatisierte Index-Drehmaschinen bei KEB Automation im Einsatz

Seit 2022 im Dauereinsatz: das Dreh-Fräszentrum Index G220 mit iXcenter-Automatisierung.

Bremsen und Kupplungen – mit diesen Produkten und sechs Beschäftigten gründete Karl E. Brinkmann 1972 die gleichnamige GmbH. Die daraus hervorgegangene KEB Automation KG ist heute ein weltweit tätiger Komplettanbieter für industrielle Automation mit rund 1.500 Mitarbeitenden. Das Produktprogramm reicht vom noch jungen Bereich Industrial IoT, über HMIs und Maschinensteuerungen bis hin zu kompletten Antriebs- und Automatisierungslösungen mit Frequenzumrichtern und Motoren. Bremsen und Kupplungen spielen bei KEB noch immer eine äußerst wichtige Rolle. Sie sorgen in verschiedensten Antrieben und Automatisierungsprojekten für ein sicheres Halten, Starten, Stoppen und Positionieren.

Burkhard Pape, Betriebsleiter der KEB-Produktion Bremsen und Kupplungen, beschreibt sein Produktspektrum: „Wir fertigen verschiedenste Baureihen von Federkraft-, Permanent- und Elektromagnetbremsen mit einem Drehmomentbereich von 0,1 Nm bis 3.000 Nm.“ Ein wichtiges Merkmal der KEB-Bremsen und -Kupplungen: Sie werden individuell an Kundenwünsche angepasst. Das bringt hohe Anforderungen an die Fertigung mit sich, wie Pape sagt: „Durch die hohe Variantenvielfalt benötigen wir einen modernen Maschinenpark, mit dem wir sehr flexibel agieren und kurze Durchlaufzeiten realisieren können.“

Zweiteiliges Gehäuse (Innen- und Außenpol) für die Permanentmagnetbremse KEB Combiperm, die zum Beispiel in Servomotoren verbaut wird.

Burkhard Pape
Betriebsleiter Produktion Bremsen und Kupplungen, KEB Automation

„Unsere Fertigung ist auf Flexibilität und Präzision ausgelegt – und genau das bieten uns die Maschinen von Index. Damit können wir auch bei kleinen Losgrößen wirtschaftlich produzieren und höchste Qualitätsstandards sicherstellen.“

Mitarbeiter und Maschinen auf höchstem Niveau

Burkhard Pape ist – wie viele seiner Mitarbeiter – ein KEB-ler durch und durch. Er absolvierte hier schon 1995 die Ausbildung zum Industriemechaniker, sammelte Zerspanungserfahrung und bildete sich dann zum Diplomingenieur Maschinenbau fort. Seit 2006 ist er wieder zurück bei KEB und verantwortet seit 2019 das Werk 2 als Betriebsleiter. Er kennt noch die Zeiten, als in der Fertigung Maschinen verschiedenster Hersteller standen: „Damals waren wir in der Flexibilität stark eingeschränkt. Zum einen mussten unsere Bauteile meist mehrere Aufspannungen auf verschiedenen Werkzeugmaschinen durchlaufen, zum anderen besaßen diese unterschiedliche Steuerungen, mit denen die Mitarbeiter nicht durchgängig vertraut waren.“

Das begann sich um die Jahrtausendwende zu ändern. Die Verantwortlichen beschlossen, die Fertigung in Richtung Komplettbearbeitung weiterzuentwickeln, um die Qualität zu steigern und Liegezeiten zu vermeiden. Damit einher ging eine Standardisierungsstrategie mit zukünftig nur einem Steuerungs- und sehr wenigen Maschinenherstellern.

Jüngste Anschaffung bei KEB: das Dreh-Fräszentrum Index G320 mit zwei Revolvern und einer leistungsstarken Frässpindel, die an Haupt- und Gegenspindel eingesetzt werden kann. Für einen automatisierten Betrieb sorgt das rechts zu sehende Transportband im Zusammenspiel mit der integrierten Werkstückhandhabung WHU.

Partnerschaft seit fast 25 Jahren

Fürs Drehen wurde 2001 in die erste Index-Maschine investiert, der bis heute 20 weitere folgen sollten – darunter Vertikaldrehmaschinen Index V200, V300, V160 G sowie mehrere Dreh-Fräszentren Index G250, eine R200 und zuletzt je eine aktuelle Index G220 und G320. „14 dieser Index-Maschinen sind bei uns derzeit in Betrieb“, erwähnt Uwe Rauchschwalbe, Abteilungsleiter Zerspanung im Geschäftsbereich Bremsen und Kupplungen. Der gelernte Dreher und Industriemeister ist bereits seit 1982 bei KEB und kennt alle hier eingesetzten Index-Drehmaschinen genau. Er attestiert ihnen durch die Bank Premiumeigenschaften: „Die Index-Maschinen haben einen mechanisch und thermisch sehr stabilen Aufbau, was sich in hoher Präzision und Dynamik, aber auch in langen Werkzeugstandzeiten bemerkbar macht.“

Er hebt das einfache Rüsten und die dadurch entstehende große Flexibilität hervor, die für eine wirtschaftliche Produktion der Bauteile erforderlich sind: „Wir fertigen unsere Bremsengehäuse mit kundenindividuellen Anschlussmaßen. Das heißt, wir haben eine hohe Variantenzahl und relativ geringe Fertigungslose von 50 bis etwa 3.000 Stück, so dass wir verhältnismäßig häufig umrüsten müssen.“ Da ist die gute Zugänglichkeit der Index-Maschinen von Vorteil, ebenso Details wie die Index-Werkzeughalter mit W-Nuten. „Sie ermöglichen, dass wir das Werkzeug nach dem Einstellen direkt auf die Maschine packen können mit einer Genauigkeit von wenigen Mikrometern“, ergänzt Rauchschwalbe.

CNC-Programmierer Claus Düstersiek lobt die Index G320 für ihre gelungene ergonomische Gestaltung beim Rüsten und Bedienen.

Anwender: KEB Antriebstechnik

Aus der 1972 gegründeten Karl E. Brinkmann GmbH wurde 2017 die KEB Automation KG. Der Zusatz „Automation“ im Namen unterstreicht die heutige Ausrichtung als Systemlieferant für den Maschinen- und Anlagenbau. So ist KEB – in zweiter Familiengeneration inhabergeführt – ein etablierter Partner, wenn es um Automatisierungslösungen von der Bremse über die Antriebs- und Steuerungstechnik bis ins Industrial IoT geht. Die KEB-Gruppe beschäftigt etwa 1.500 Mitarbeiter in neun Tochtergesellschaften und ist mit mehr als 50 Partnern weltweit aktiv.

KEB Automation KG
Postfach 11 09, Südstraße 38
32683 Barntrup
https://www.keb-automation.com

Erfahrungen mit der neuen Generation der Index-Dreh-Fräszentren

Die Produktionsverantwortlichen bei KEB behalten stets die Weiterentwicklung bei Drehmaschinen im Auge und prüfen auch Angebote anderer Hersteller. Dass sie sich immer wieder für Index entscheiden, liegt zum Beispiel am hervorragenden Verhältnis der Leistungsfähigkeit zur Maschinengröße. Das gilt auch für das Dreh-Fräszentrum G220 mit iXcenter-Automatisierung, das seit 2021 in der KEB-Produktionshalle steht. Damals bot Index seinem Partner KEB an, das neuentwickelte Dreh-Fräszentrum als Pilotanwender zu testen. Für Chef-Zerspaner Rauchschwalbe eine Chance, das Maschinenkonzept mit einer Motorfrässpindel samt Y/B-Achse sowie zwei Revolvern und einer Roboterzelle auf Herz und Nieren zu prüfen. Außerdem bekam KEB die Gelegenheit, Verbesserungsvorschläge einzubringen und gegebenenfalls nach der Testphase eine optimierte Fertigungszelle zu übernehmen. Die Index G220 sollte sich bei KEB in der Zerspanung von zweiteiligen Gehäusen (Innen- und Außenpol) für Permanentmagnetbremsen sowie von einteiligen Gehäusen für Federkraftbremsen bewähren. Die Anforderungen an diese sicherheitsrelevanten Produkte sind hoch. Die Bauteile weisen funktionsrelevante Merkmale auf, die in sehr hoher Genauigkeit reproduzierbar erzeugt werden müssen. Enge Form-Lagetoleranzen und Passungen in H7- und H6-Güte sind einzuhalten und bestimmte Flächen erfordern eine Oberflächengüte im Bereich von Rz = 6,3 µm. Wichtig ist zudem, dass die Übergabe von Haupt- auf Gegenspindel positionsgetreu stattfindet, so dass die Konturen perfekt zueinander liegen. „Eine Herausforderung ist auch die parallele Bearbeitung an beiden Spindeln. Wenn wir auf der einen Seite schruppen, darf das auf der anderen keine Genauigkeitsverluste verursachen“, sagt Rauchschwalbe. „Aber für die Index G220 ist das alles kein Problem.“

Im iXcenter am Dreh-Fräszentrum G220 übernimmt ein Roboter das Werkstückhandling.

Automatisierung gewinnt an Bedeutung

Außerdem wichtig: eine zuverlässige Automatisierung. Burkhard Pape weist darauf hin, dass die wertvolle Zeit seiner Zerspanungsspezialisten besonders effizient genutzt werden sollte: „Wir müssen unsere qualifizierten Mitarbeiter diesbezüglich entlasten, damit sie sich auf die Prozesskontrolle fokussieren können.“

Deshalb investiert KEB bei Neumaschinen in Automatisierungslösungen. Bestandsmaschinen sind zum Teil, wie beispielsweise die Index Vertikaldrehmaschinen, bereits mit einem zu- und abführenden Werkstückträgersystem ausgestattet. Andere werden Zug um Zug automatisiert. „Für uns war es wichtig, dass bei der Teststellung des Dreh-Fräszentrums G220 die Automatisierungszelle iXcenter dabei ist.“ Nach kleineren Anpassungen läuft das System ganz nach Wunsch, wie Claus Düstersiek, ein in der CNC-Programmierung tätiger Maschinenbautechniker, bestätigt: „Der Roboter lässt sich dank der Index-Oberfläche und Visualisierung auf dem Bedienpanel sehr intuitiv programmieren und handhaben.“ Er resümiert: „Wir sind mit der automatisierten Index G220 hochzufrieden. Bei der Bearbeitung unserer Vierkantgehäuse sparen wir durch die parallele Bearbeitung auf beiden Spindeln – auch mit der leistungsstarken Frässpindel – viel Bearbeitungszeit ein. Wir sind kostengünstiger und qualitativ noch besser geworden.“

Index G320 für größere Gehäuse

Nach der Pilotphase übernahm KEB im Jahr 2022 das Dreh-Fräszentrum in den festen Bestand und stimmte im Folgejahr einer Teststellung der nächstgrößeren Version Index G320 zu. „Unsere Federkraftbremsen werden tendenziell leistungsstärker und größer, was an den wesentlichen Einsatzfeldern Windenergie, Robotik, Medizintechnik, E-Mobilität, Aufzugs- und Krantechnik liegt“, erklärt Pape. Dementsprechend „wachsen“ auch die Magnetgehäuse. „Bisher haben wir hierfür bis 360 mm Rohteildurchmesser gedreht“, sagt Uwe Rauchschwalbe. „Jetzt sind wir schon bei bis zu 400 mm. Da war es Zeit, einen Nachfolger für die bewährte Index G250 zu suchen. Das Dreh-Fräszentrum G320 ist etwas größer, dynamischer und leistungsfähiger, also ideal geeignet.“

Die Anforderungen an die Index G320 wie auch die zu fertigenden Losgrößen entsprechen weitgehend denen, welche die G220 erfüllen muss. Nur die Bearbeitungszeiten sind größenbedingt etwas länger. Wie beim kleineren Dreh-Fräszentrum kommen die Bauteile komplett fertig aus der Maschine. Nicht vom Roboter entnommen, sondern auf einem Transportband, das zusammen mit einer integrierten Werkstückhandhabungseinheit WHU die Automatisierung übernimmt.

Die Zerspanungsverantwortlichen sind auch mit der Index G320 sehr zufrieden. Ergo haben sie die Maschine gerne übernommen. Sie bescheinigen ihren Partnern auf Index-Seite eine Zusammenarbeit auf Augenhöhe und schnelle Reaktionszeiten, wenn es um Verbesserungen an der Maschine ging.

Virtuelle Maschine unterstützt optimierte und sichere Zerspanung

Programmierer Claus Düstersiek hat noch ein Lob parat. Es betrifft die Programmier- und Simulationssoftware Virtuelle Maschine (VM), die für alle Index-Maschinen verfügbar ist. „Wir nutzen sie vor allem an den Dreh-Fräszentren, die sehr komplexe Bearbeitungen vornehmen.“ Die VM arbeitet mit dem Digitalen Zwilling der Maschine und bildet auch die CNC 1:1 ab. So können Fehler im NC-Programm schon vor der Migration auf die Maschine erkannt und beseitigt werden, was die Umrüstzeit deutlich verkürzt. „Außerdem können wir schon in der VM die Fertigungszeiten errechnen, die Teileprogramme optimieren und dadurch Zeitvorteile generieren“, ergänzt Programmierkollege Alfred Rospleszcz. Zudem erkennen sie Kollisionsgefahren bereits in der Simulation und können gleich bei der Programmierung gegensteuern.