Workshop Röders

/in

Kijken naar freesproces als totaalsysteem loont zich

Om het maximale resultaat te bereiken bij iedere freesbewerking is een optimaal samenspel tussen gereedschap, freesstrategie van de CAM-software, CNC-bewerkingsmachine en spindel van doorslaggevend belang. Het innovatieve bewijs daarvoor wordt geleverd door MMC Hitachi Tool Engineering, Delcam en Röders. Tijdens een workshop van de drie partners raakten de deelnemers overtuigd van de mogelijkheden.

Geen bewerkingstechniek heeft de afgelopen jaren waarschijnlijk zo geprofiteerd van de technologische vooruitgang als het frezen. En die ontwikkeling gaat nog steeds door. Daarbij geldt echter meer dan ooit: alleen als alle aspecten en parameters die van belang zijn voor het freesproces worden meegenomen kan het maximale resultaat worden bereikt bij een bewerkingsopdracht. Of met andere woorden, een optimaal samenspel tussen het gereedschap, de freesstrategie van het CAM-pakket, de machine, de spindel en de besturingssoftware is bepalend voor het eindresultaat.

Het Vortex proefproduct tijdens het voorfrezen met hoge Z-verplaatsing op de Röders RXU1400. Al na 18 minuten kon Nick Bergheim het gerede product presenteren.

Wat er in de praktijk mogelijk is als dit goed wordt opgepakt laat de samenwerking zien tussen de gereedschapsproducent MMC Hitachi Tool Engineering, de CAD- en CAM-specialist Delcam en Röders als leverancier van hoogdynamische en nauwkeurige freesmachines. Dat geldt voor het nauwkeurige HSC-frezen (high speed cutting) met VHM-gereedschappen uit volhardmetaal uit de Epoch-serie van MMC Hitachi Tool, maar ook voor het ‘spanen maken’ bij het HPC-frezen (high performance cutting). In het laatste geval ligt de focus op de bewerking met schachtfrezen met lange snijkanten in combinatie met de Vortex Z-vlak voorfreesstrategie. Vortex maakt deel uit van het PowerMill CAM-pakket van Delcam en met deze innovatieve ruimtechnologie kunnen de freestijden worden gereduceerd met in sommige gevallen wel 60 procent, zowel bij de bewerking van aluminium als hardmetalen.

Hoe dit in zijn werk gaat legt Tobias Mohaupt van Delcam uit. “Bij de huidige voorfreesstrategieën wordt bij het ruimen van inwendige hoeken de voeding beperkt. Omdat bij Vortex de contacthoek en de voeding over de gehele gereedschapsbaan worden gecontroleerd wordt bij een zo groot mogelijke freesdiepte een constante spaandikte bereikt. Op die manier wordt de tijdens het verspanen opgewekte warmte eveneens op een heel gelijkmatige manier afgevoerd.” Tegelijkertijd zorgen de stabiele snijcondities voor een constantere temperatuur aan de snijrand, waardoor de levensduur van de coating wordt verlengd en het oppervlak van het werkstuk minder schade oploopt.

 

Simulatie van de bewegingen van het gereedschap met de Vortex voorfreesstrategie van PowerMill. Daarboven het bewerkte demowerkstuk uit 1.2312. Duidelijk zichtbaar zijn de freesbanen met hun constante contacthoek en voeding.

Snijkrachten
Om maximaal te kunnen profiteren van de Vortex voorfreesstrategie moeten zowel het gereedschap als de aard van de bewerking wel aan bepaalde randvoorwaarden voldoen, stelt Nick Bergheim van MMC Hitachi Tool Engineering vast. Vortex biedt vooral voordelen ten opzichte van bekende strategieën als trochoidaalfrezen bij oppervlaktebewerkingen van contouren in 2D en 3D, waarbij de toleranties heel nauw mogen zijn. “Dus overal waar met gereedschappen met een lange snijkant en Z-uitslag gefreesd kan worden en waar een goede spaanafvoer mogelijk is.”

De juiste keuze van de bewerkingsmachine vormt hierbij eveneens een belangrijke afweging. “In tegenstelling tot het klassieke voorfrezen met grote wisselplaatgereedschappen wordt bij Vortex hoogdynamisch en met constante snijkrachten gefreesd”, aldus dr. Oliver Gossel van Röders. In die situatie bieden machines met een hoge stijfheid en dynamiek (versnelling en ruk) duidelijke voordelen.

 

Compleetbewerking
Gossel verklaart in dit verband dat de machines van Röders zich dankzij hun stijfheid en dynamiek bij uitstek lenen voor de Vortex strategie. Dat geldt ook voor de spindels die door Röders worden geleverd, waarbij een optimaal compromis tussen stijfheid, stabiliteit en beschikbare momenten en toerentallen wordt geboden. Op die manier kan op een en dezelfde machine een werkstuk zowel worden voorgefreesd als nagefreesd, zodat het in één opspanning compleet kan worden bewerkt.

Bij een demonstratie in het democentrum van Röders stonden daarom naast de VHM-frezen van MMC Hitachi Tool en de freesstrategie van PowerMill met name de voor het capaciteitsfrezen ontwikkelde RXU1400 en het vijfsassige RXP601DS HSC-bewerkingscentrum in het middelpunt van de belangstelling. De RXU1400 paart daarbij een hoge dynamiek aan hoge nauwkeurigheid, dankzij de uitzonderlijke stijfheid die het resultaat is van de Quadroguide meervoudige geleiding van Röders. Bij beide machines zijn alle assen uitgerust met directe aandrijvingen.

 

De hoofdrolspelers in beeld. Van links naar rechts directeur Jürgen Röders (Röders), Nick Bergheim (MMC Hitachi Tool Engineering), Tobias Mohaupt en Walter van Doorne (beide Delcam) en dr. Oliver Gossel (Röders).

Constante toonhoogte als bewijs voor consistente voeding
Met inachtneming van parameters als machinekinematiek en besturing (RMS6 van Röders), gereedschapstypen en hun belasting, toerentallen en voedingen was tijdens de demonstratie een proefproduct uit 40CrMnMoS8-6 (1.2312) met behulp van Vortex geprogrammeerd. Dit product werd op de RXU1400 met een 12 mm torische schachtfrees met asymmetrische tandverdeling in een recordtijd van 18 min uit volmetaal gefreesd. Daarbij was duidelijk hoorbaar dat het verspaningsproces heel gelijkmatig verliep, want de Vortex voorfreesstrategie resulteert in een constante toonhoogte tijdens de bewerking. Een duidelijke aanwijzing voor een constante voeding en snijsnelheid van de frees. Een belangrijk positief gevolg daarvan is dat de standtijd

Nick Bergheim presenteert na slechts 18 minuten al het gerede eindproduct.

van het gereedschap aanzienlijk wordt verlengd, zoals Tobias Mohaupt aangeeft. Bij conventionele voorfreesprocessen worden vaak sterk wisselende toonhoogten gegenereerd, wat wijst op een steeds wisselende belasting van het gereedschap.

Natuurlijk zijn de haalbare verspaningsparameters sterk afhankelijk van de beschikbare machine, legt Nick Bergheim uit. “Daarom loont het zich om goed te kijken naar het prestatieniveau dat de machine kan leveren.” Van belang is om precies te weten op welk punt de machine voldoende vermogen heeft, maar de snijsnelheid niet te hoog is. Zodat het voorfreesgereedschap niet overbelast wordt, want de verspaningscondities zijn uiteraard van invloed op de slijtage van het gereedschap.

Bij de uitgevoerde experimenten werd een spindel gebruikt met een maximaal toerental van 30.000 min-1 en een maximaal moment van 35 Nm (S1). De resultaten waren zonder meer overtuigend. Zo kon het geselecteerde gereedschap bij de optimale parameters worden ingezet. Door de stijfheid van de machine en de spindel traden geen trillingen op die de levensduur van het gereedschap zouden kunnen ondermijnen. Dankzij de hoge versnellingen die mogelijk waren konden ook kleine radii volgens de Vortex-strategie worden bewerkt.

 

Vergelijking van bewerkingsstrategieën
De demonstratie werd afgesloten met de vijfassige compleetbewerking van een tweede proefproduct uit de speciaallegering Toolex, met een iets hogere hardheid van 44 HRc. Het werkstuk telde vier halve kogels die elk met verschillende bewerkingsstrategieën werden gerealiseerd. Op die manier werd zichtbaar gemaakt welke mogelijkheden binnen handbereik komen met het Z-vlak voorfrezen van Vortex. Daarbij kan niet alleen met torusgereedschappen maar ook heel goed met kogelfrezen worden gewerkt, zo maakte de demonstratie duidelijk. Als kogelfrees werd de vierzijdige EHHB-4060-ATH (uit de Epoch 21-serie) toegepast.

De demonstratie leerde ook hoe het proces geoptimaliseerd kan worden met het oog op nauwkeurigheid en oppervlaktekwaliteit. Daarbij komt ook de bewerkingstijd als afweging om de hoek kijken. “De eerste kogel hebben we nabewerkt met een vierzijdige kogelfrees, om te laten zien dat de nauwkeurigheid hier nooit het niveau haalt van een tweezijdige kogelfrees”, aldus Nick Bergheim. De vierzijdige variant heeft echter wel als voordeel dat de bewerking sneller verloopt, eenvoudig omdat er meer snijkanten zijn. “Als de focus op cyclustijd ligt dan verdient de vierzijdige kogelfrees de voorkeur, als nauwkeurigheid en oppervlaktekwaliteit bepalend zijn dan komt de tweezijdige kogelfrees in beeld.”

Het proefproduct uit Toolex 44 werd vijfassig bewerkt op de RXP601DS. Met behulp van de vier halve kogels op het werkstuk werd het effect van de verschillende bewerkingsstrategieën (van voorfrezen tot finishing) op het eindresultaat zichtbaar gemaakt.

Bij de derde en vierde kogel vormde een zo hoogwaardig mogelijk oppervlak het streven. Hier werd gebruik gemaakt van een tweezijdige kogelfrees van het type EPHPB-2040-10-PN (uit de Epoch 21-serie), omdat deze dankzij zijn snijkantgeometrie, zijn radiustolerantie van 3 micrometer en zijn PN-coating optimaal geschikt is voor de nabewerking van Toolox 44. “Bij de vierde kogel hebben we met behulp van PowerMill het NC-programma nog weer zodanig aangepast dat een nog beter en nauwkeuriger resultaat kon worden bereikt”, legt Nick Bergheim uit. In dit geval werden enkele parameters enigszins bijgesteld, zoals de bewerkingstolerantie, de puntenverdeling en de zijwaartse verplaatsing. “Wat we aan wilden tonen is dat het altijd nog weer een nuance beter kan.” Het resultaat mocht er zijn. Met name de uitstekende oppervlaktekwaliteit van de derde en vierde kogel waren opmerkelijk. De coproductie van het VHM-gereedschap van MMC Hitachi Tool, de freesstrategieën van PowerMill en de HSC-machine van Röders wierp hier duidelijk zijn vruchten af. Daarbij was iedereen onder de indruk van de dynamiek en nauwkeurigheid waarmee de RXP601DS de freesbewerkingen uitvoerde.

 

In voortraject de prioriteiten definiëren
Ook een vaststelling om te onthouden: al in het voortraject moet worden bepaald wat bij een bepaalde bewerking voorrang heeft. Staat de betrouwbaarheid van het proces voorop, met navenant langere cyclustijden? Of wordt juist vereist dat de producten zo snel mogelijk van de machine komen, om de productiekosten te reduceren, omdat de machine volledig bezet is of omdat er sprake is van een sterke tijdsdruk?

“Dat moet op voorhand worden afgewogen, waarna de overeenkomstige parameters kunnen worden bepaald”, benadrukt Nick Bergheim en wijst in dit verband op de ondersteuning die de klant daarbij wordt geboden. “Want ook bij het meest hoogwaardige precisiegereedschap kunnen de mogelijkheden alleen optimaal worden benut wanneer het onder de juiste condities wordt toegepast.” Omdat dit uiteindelijk ook geldt voor de programmering en de machine bieden de drie betrokken partijen hun klanten allen op hun gebied de benodigde ondersteuning aan bij het optimaliseren van de diverse freesbewerkingen.

De workshop bij Röders in Soltau trok veel belangstelling vanuit de verspaningswereld. Rechts een kijkje in het democentrum van Röders waar een Vortex proefproduct wordt voorgefreesd op de RXU1400. Uit de gelijkmatige toonhoogte kon worden afgeleid dat voeding en snijsnelheid gedurende de gehele bewerking constant bleven.

XF6300

/in

XF6300 – ontwikkelt in het Technisch Centrum in Duitsland

Nieuw vijfassig bewerkingscentrum van Hyundai-Wia voor complexe en nauwkeurige bewerkingen

Een van de machines die zal worden gepresenteerd op de stand van Dymato (Hal 12, stand B032) is de XF6300, het nieuwe vijfassige verticale bewerkingscentrum van Hyundai-Wia dat is ontwikkeld in het High Tech Centre in Frankfurt. De machine is voorzien van een draaikanteltafel met een diameter van 630 mm en een beladingscapaciteit van 300 kg. Het lineaire bewerkingsbereik bedraagt 650 mm x 600 mm x 500 mm, waarbij de ijlsnelheden op kunnen lopen tot 50 m/min.

Bed en kolom zijn bij deze machine vervaardigd uit één monoblock structuur. In standaarduitvoering is de XF6300 uitgerust met een built-in spindel met een maximaal toerental van 15.000 min-1, als optie horen spindels met toerentallen tot 30.000 min-1 en 40.000 min-1 echter ook tot de mogelijkheden. Het vermogen van de spindels bedraagt 31 kW.

De XF6300 is speciaal ontwikkeld voor de gereedschappenindustrie, waar hoge nauwkeurigheid en dynamiek worden gevraagd. Met name voor deze veeleisende sector is de Mold Package-optie van Hyundai-Wia interessant. Daarbij wordt onder meer de spindel intensief gekoeld om temperatuureffecten tot een minimum te beperken. Tegelijkertijd wordt met behulp van sensoren de Z-afwijking van de spindel als gevolg van temperatuurinvloeden gemeten, waarna via de software hiervoor kan worden gecorrigeerd.

RXP501 Race Cut

/in

Wereldprimeur: RXP501 van Röders in ‘Race Cut’ uitvoering

De RXP501 ‘Race Cut’ van Röders is een regelrechte wereldprimeur. Niet eerder was dit HSC-bewerkingscentrum van Röders te zien in ‘Race Cut’ uitvoering.
Zoals de naam al aangeeft gaat het bij Race Cut om een uitbreiding die extra snelheid en dynamiek biedt. Een nieuwe besturingstechniek en de 32 kHz processor spelen daarbij een cruciale rol. Door de hoge rekenkracht en -snelheid kunnen optimale freesbanen worden gerealiseerd, met een vloeiende overgang tussen verschillende banen en gereedschappen. De freesbaan wordt elke 0,03 ms gecontroleerd en bijgestuurd. Een hogere versnelling en ruk komen daardoor binnen handbereik, resulterend in kortere cylustijden. Tijdens een demonstratie op de EMO 2015 met een grotere RXP801 in Race Cut-uitvoering bleek de bewerkingstijd met 21 procent verkort te kunnen worden bij gelijkblijvende oppervlaktekwaliteit.

Quadroguide
De bewerkingsmachines van Röders staan bekend om hun unieke combinatie van hoge nauwkeurigheid en dynamiek. Een ultieme stabiliteit van de machine in al zijn facetten vormt hiervoor de basis. Zo maakt Röders bijvoorbeeld gebruik van het Quadroguide-concept om een maximale stijfheid van het machineframe te bereiken. De directe lineaire aandrijvingen bieden eveneens maximale dynamiek met een minimale warmteontwikkeling. Tien onafhankelijke koelcircuits zorgen er bovendien voor dat de temperatuur van essentiële machinedelen constant wordt gehouden. Dankzij een extra regelkring worden eventuele afwijkingen in de spindellengte daarnaast geregistreerd en via de software gecompenseerd. De RXP501 heeft een bewerkingsbereik van 500 mm x 455 mm x 240 mm en een maximaal toerental van 42.000 min-1. Het vermogen bedraagt 14 kW, het gereedschappenmagazijn telt 21 posities (optioneel kan dat worden uitgebreid tot 42).

L2600SY

/in

L2600SY: geknipt voor zware verspaning

Van Hyundai-Wia introduceert de L2600SY, een nieuwe draaibank met Y-as (+ 50/- 50 mm), waarmee de meest complexe producten in een enkele opspanning gerealiseerd kunnen worden. De machine komt vooral tot zijn recht bij zware verspaning.

BMT Processing-Y axis

Het gebruik van boxgeleidingen voor de Y-as en de beide X-assen, die het zwaarst worden belast, staat bij de L2600SY garant voor een hoge robuustheid. De aandrijving vindt plaats met behulp van dubbel uitgevoerde kogelomloopspillen met grote diameter, die direct gekoppeld zijn aan servomotoren. Omkeerspeling wordt op die manier uitgesloten. Voor de Z-assen is gekozen voor lineaire geleidingen vanwege de hogere dynamiek.

 

Hoofd- en subspil worden aangedreven met behulp van krachtige built-in motoren (22 kW, resp. 15 kW). Ook bij zware bewerkingen blijft het trillingsniveau daardoor beperkt, wat ten goede komt aan de nauwkeurigheid en de oppervlaktekwaliteit. Door de hoge dynamiek blijven niet-productieve neventijden beperkt, zodat een hoge productiviteit kan worden bereikt. Beide spillen zijn voorzien van een intern koelsysteem, waardoor thermische effecten tijdens de bewerking tot een minimum beperkt blijven.

L2100SY Processing2

De L2600SY heeft een stafdoorlaat van Ø 81 mm, de swing boven het bed ligt op 780 mm. De maximale lengte tussen de centers bedraagt 830 mm. De L2600SY beschikt over twee turrets met elk twaalf gereedschapposities (optioneel zelfs 24), alle geschikt voor aangedreven gereedschappen (5,5 kW, 6.000 min-1). De indexeertijd bedraagt slechts 0,15 s.

Voor de besturing van de machine heeft Hyundai Wia het krachtige en gebruiksvriendelijke HW-PGI F (Hyundai Wia Programming Guide i for Fanuc System) softwarepakket ontwikkeld. Het pakket bevat diverse modules om enerzijds het programmeerproces te versnellen en anderzijds productiviteit en betrouwbaarheid van het bewerkingsproces te optimaliseren. Voorbeelden daarvan zijn ‘Tool Monitoring’(die onder meer de belasting van de gereedschappen tijdens het proces bewaakt) en ‘Machine Monitoring System’(voor de bewaking en analyse van de machineconditie).

 

Deltour

/in

Bewerkingscentrum met geïntegreerde robot voor werkstukbelading kan zowel conventioneel als onbemand worden ingezet

Deltour1LageRes

V.l.n.r.: De heren Chris van der Velden (Dymato), Bert den Ouden (Cellro) en Otto Staleman (Deltour) bij het VX 400 bewerkingscentrum met geïntegreerde robotcel type Compact 1250.

In de automatisering van gereedschapmachines leiden vele wegen naar Rome. Bij het automatisch beladen van bijvoorbeeld een bewerkingscentrum kan men uit een staalkaart van oplossingen kiezen, variërend van eenvoudig en relatief goedkoop tot complex en duur. Ook de ‘fijnmechanische toeleverancier’ Deltour uit Amsterdam vond zich geplaatst tegenover dit dilemma, toen besloten werd te investeren in een bewerkingscentrum van Hyundai-Kia. Daarbij wilde men  de mogelijkheid hebben ook buiten de normale werkuren, onbemand, te produceren, om grotere batches in één keer te kunnen voltooien.

Automatisering was geen onbekend terrein voor Deltour, toen het voornemen tot investering vorig jaar op tafel lag. Als sinds 2006 is bij één van de bewerkingscentra een handlingrobot in bedrijf, die de werkstukken in de machine plaatst. In dit geval gaat het echter om niet-flexibele automatisering: op de machine wordt één werkstuk in aantallen van 150.000 tot 300.000 stuks per jaar bewerkt. Een uitzondering bij Deltour, waar de seriegrootten variëren van enkelstuks tot een paar honderd. De onderneming, al vóór de Tweede Wereldoorlog begonnen als fabrikant van bloedtransfusiemachines, levert aan een aantal bedrijven in en rond Amsterdam fijnmechanische componenten en fabriceert koellichamen en behuizingen (‘alles waar geen stroom doorheen gaat’) voor de elektronica-industrie. Deze eigen producten worden ook op voorraad geproduceerd. Als toeleverancier concentreert Deltour zich op kwalitatief hoogwaardige, vaak zeer nauwkeurige verspaningsproducten voor uiteenlopende takken van industrie, van petrochemie tot medische techniek. Typische voorbeelden zijn zeer nauw getolereerde sproeiers of samenstellingen van kleine onderdelen die heel precies in elkaar passen. Naast de gebruikelijke materialen als staal en aluminium verwerkt de onderneming ook roestvast staal, hoognikkelhoudende staalsoorten, technische kunststoffen, titanium enz.

Deltour2LageRes

De robot neemt een onderdeel uit de onderste lade.

Otto Staleman, Algemeen Directeur van Deltour, schetst het probleem waar meer bedrijven mee worstelen in de aanloop naar vormen van automatisering: “De omsteltijden van onze producten zijn in het algemeen kort, de series klein tot middelgroot en de cyclustijden beperkt. We werken hier niet in ploegendienst; de totale productietijd van een serie – dus de cyclustijd maal het aantal stuks – overstijgt niet zelden de acht uren van een gewone werkdag. We wilden een bewerkingscentrum dat we handmatig op een nieuw product konden instellen, waarna de serie in één procesafloop zou kunnen worden voltooid, ook als dat bijvoorbeeld 12 uur zou duren. Een serie die voorheen over twee werkdagen verdeeld moest worden, kon dan in één keer, zonder onderbreking worden geproduceerd. Overdag zouden we het bewerkingscentrum vervolgens op de conventionele manier kunnen inzetten voor kleine series en laat in de middag instellen voor een nieuw product dat zich leent voor onbemande productie. We hebben uiteindelijke gekozen voor een combinatie van een verticaal bewerkingscentrum VX 400 van Hyundai-Kia met een robotcel van Cellro.”

Het bewerkingscentrum is het kleinste model uit de VX-serie dat in een compacte structuur een opvallend grote bewerkingsruimte (800 x 600 x 520 mm) biedt. De spil wordt direct aangedreven en kan met zijn 8000 toeren per minuut zwaar verspaningswerk aan, ook bij hogesnelheidsbewerking. Bij de ontwikkeling is veel aandacht besteed aan aspecten als een laag energieverbruik en een gemakkelijk onderhoud. Ook scoort de machine hoog qua dynamiek met een ijlgang van 32 m/min.

Deltour3LageRes

De robotarm is voorzien van een productspecifieke grijper.

Deltour beschikte al over een tweetal grotere machines uit de VX-serie en een draaicentrum met veelzijdige bewerkingsmogelijkheden van Hyundai-Kia. Hoewel daarmee goede ervaringen zijn opgedaan was de keuze voor de Koreaan geen automatisme. De goede prijs/kwaliteitverhouding en de professionele begeleiding en service van importeur Dymato BV uit Veenendaal gaven, aldus Staleman, de doorslag. Ook de beschikbaarheid van een kleiner model uit het VX-programma en de wens het aantal merken op de werkvloer beperkt te houden speelden bij de beslissing mee. Een belangrijk punt was dat de machine direct geleverd kon worden. Chris van der Velden van Dymato voegt daar nog aan toe dat reserveonderdelen voor de Hyundai-Kia machines rechtstreeks vanuit het magazijn in Duitsland geleverd worden zodat het tijdverlies door storingen beperkt blijft.

Deltour4LageRes

Het machinebed is zo ingedeeld dat aan de ene kant van de tafel onderdelen voor conventionele bewerking kunnen worden opgespannen, terwijl de andere kant voor automatische bewerking is gereserveerd.

Het VX 400 bewerkingscentrum is geïntegreerd met een Compact 1250 robotcel van Cellro, die zich goed leent voor automatisering in kleine ruimtes. De kleine robot kan werkstukken tot 10 kg (optioneel 20 kg) verplaatsen. Bert den Ouden van Cellro: “Een conventionele oplossing zou in dit geval neerkomen op een visionsysteem met aan- en afvoerbanden voor de producten. Probleem is dan dat de lengte daarvan enorm kan oplopen vanwege de korte cyclustijden van de producten. Om het ruimtebeslag beperkt te houden, hebben we de robotcel met een ladensysteem uitgerust; elk van de zeven laden heeft een productspecifieke, verwisselbare vakverdeling. Het plaatsen van de onbewerkte producten en het uitnemen na de bewerking gebeurt handmatig. De laden schuiven uit en in op commando van de robot. Deze oplossing is mede ingegeven doordat de producten in het algemeen laag zijn, maximaal 100 mm. Als je bijvoorbeeld 160 producten met een cyclustijd van 5 minuten hebt kun je ruim 13 uur continu onbemand produceren.”

De robotcel is modulair opgebouwd en daarmee in hoge mate flexibel. Is handling op dit moment nog de enige actie die is geautomatiseerd, later kunnen daar andere werkzaamheden zoals ontbramen, reinigen en wellicht ook het meten van de werkstukken bijkomen. Dat gebeurt allemaal in hoofdtijd, d.w.z. tijdens de bewerking van een ander werkstuk, zodat hier geen extra tijd voor moet worden gereserveerd.

Deltour5

Een geïntegreerde NC-rondtafel voor traploos indexeren voegt aan de drie-assige machine een vierde as toe waardoor de bewerkingsmogelijkheden aanzienlijk worden verruimd. Deltour heeft de rondtafel zelf aangepast en geschikt gemaakt voor de robot, wat enkele technologische hoogstandjes vereiste.

De gekozen combinatie is aanzienlijk goedkoper dan een andere optie die in beeld kwam, namelijk een horizontaal bewerkingscentrum met meervoudige opspanning en een handlingrobot. Buiten de machine worden dan, op pallets, zuilen met 30 à 40 producten voor bewerking klaargezet.

Staleman: “Dit heeft voor- én nadelen. Het is gunstig dat je dan alle bewerkingen – bijvoorbeeld het boren van een gat – achter elkaar kunt uitvoeren aan alle producten die op de zuil zijn gespannen. Deze oplossing met een palletsysteem leent zich beter voor volledig onbemande productie. Een nadeel is dat je een tijd bezig bent om de producten op te spannen. Het veel grotere, te verplaatsen gewicht maakt de robot duurder en minder dynamisch. Verder neemt een dergelijk systeem veel meer ruimte in. Ook is een horizontaal bewerkingscentrum aanzienlijk duurder dan een vergelijkbare verticale machine. In totaal ben je dan, inclusief robot, spanzuilen en pallets, zo’n 330.000 euro kwijt. Wij hebben in dít systeem nog geen anderhalve ton geïnvesteerd. Waar je uiteindelijk voor kiest wordt sterk bepaald door de seriegrootten, de cyclustijden en de omvang van de producten. Er is een omslagpunt waarbij een palletsysteem de voorkeur verdient. In onze situatie, zo hebben we onderzocht, blijven we daar ver onder.”

Voor Deltour is de gekozen oplossing ook het startpunt van een leerproces. Staleman: “Met deze in wezen eenvoudige samenstelling van machine plus robot willen we de komende jaren automatiseringservaring opdoen door steeds complexere taken uit te voeren. We zullen voortdurend nagaan of we producten beter op deze combinatie dan wel op een stand alone machine kunnen bewerken.”

Cellro BV, Veenendaal
Tel.: 0318-627100
www.cellro.com

Strukton

/in

Mobiele draaibank maakt wielen van Arriva-railvoertuigen weer perfect rond

‘Vierkante wielen’, vertraging, mopperende reizigers: winterse gladheid zorgt jaarlijks voor  het nodige ongemak in het personenvervoer per trein. Behalve platte kanten door blokkerende remmen vanwege ijs en vuil op de rails is er natuurlijk ook de gewone slijtage van de treinstelwielen. Het met een zekere regelmaat afdraaien ervan is dan ook standaardprocedure bij het reguliere onderhoud in het railvervoer. De Duitse machinebouwer Hegenscheidt-MFD, in Nederland vertegenwoordigd door Dymato, heeft als enige speciaal voor dit doel een mobiel  bewerkingscentrum ontwikkeld. Deze ‘Mobiturn’ wordt sinds oktober 2013 o.a. ingezet door de Zutphense vestiging van Strukton Rail, een internationaal opererende onderneming gespecialiseerd in onderhoud van treinen en railinfrastructuur.

In Zutphen vindt algemeen onderhoud plaats aan onderhoudsmachines en locomotieven van de Strukton Rail Equipment en andere railvervoerders. Strukton Rail gebruikt de Mobiturn veel voor het afdraaien van de wielen van Arriva treinstellen. Arriva, dat in een groot deel van ons land het openbaar vervoer per bus en trein verzorgt, is sinds een jaar of twee een belangrijke klant. “Zodra we wisten dat we dit werk voor deze opdrachtgever gingen doen,” zegt Hoofd Technologie Karel Vroom, “was de beslissing om te investeren in de Mobiturn van Hegenscheidt een uitgemaakte zaak.”

Bijna alle instellingen in Nederland die vergelijkbare werkzaamheden uitvoeren, zoals de onderhoudswerkplaatsen van de Rotterdamse RTM en het Amsterdamse GVB, beschikken inmiddels over dit bewerkingscentrum dat volledig is geoptimaliseerd voor het afdraaien van treinstelwielen, zodat dit werk efficiënt, snel en kostenbesparend uitgevoerd kan worden.

StruktonRail3

De Mobiturn heeft een geïntegreerde energievoorziening; een kabel van ca. 80 meter op een haspel zorgt voor de stroomtoevoer vanuit de werkplaats.

Hoge eisen
De smeedstalen wielen slijten door het contact met de rails die van een hardere kwaliteit smeedstaal zijn vervaardigd. De diameter zal daardoor iets afnemen en ook krijgt het profiel aan de omtrek van het wiel geleidelijk een enigszins holle vorm. Daarbij komt het beruchte probleem van de gladheid. In de herfst zorgen vallende bladeren in combinatie met nattigheid ervoor dat de treinen moeizamer afremmen. In de winter is de sneeuw de boosdoener die de remmen doet blokkeren. Het resultaat is de vorming van vlakke  kanten van 30 à 40 mm aan de omtrek, de
z.g. ‘vierkante’ wielen met als gevolg vertraging of treinuitval voor herstelwerkzaamheden.

“Een nieuw wiel,” legt Vroom uit, “heeft een diameter van 920 mm. Dat mag teruglopen tot 860 mm, alvorens tot vervanging wordt overgegaan. De slijtage is wisselend: de normale slijtage tussen twee onderhoudsbeurten bedraagt 2 à 3 mm, maar soms gaat er in één keer 10 mm van het loopvlak af. Met de Mobiturn brengen we de wielen weer in orde, waarbij we hoge eisen stellen aan eigenschappen als de rondheid, de oppervlaktekwaliteit en het maximale verschil in diameter tussen de twee wielen op één as – dat mag niet hoger zijn dan een halve millimeter.”

Hydraulische kleminrichting
Voordat de bewerking van start gaat meet een geïntegreerd systeem de wieldiameter en slijtage en berekent een bewerkingsvoorstel. De operator beoordeelt dit en kiest vervolgens een bewerkingsvariant, waarna het afdraaiproces van start gaat. Via de besturing is de Mobiturn verbonden met een datamanagementsysteem voor het vastleggen van de historie van elk wielstel en railvoertuig.

Tijdens het herprofileren worden de wielen aangedreven door wrijvingsrollen. De Mobiturn is voorzien van een hydraulische kleminrichting die wordt bevestigd aan de wiellagers zodat voldoende wrijvingskracht tussen de wielen en aandrijfrollen ontstaat zonder dat extra kracht op het voertuig of de hefbokken wordt uitgeoefend. De kracht waarmee het wielstel tijdens de bewerking wordt aangedreven is nauwkeurig instelbaar; dit bevordert de kwaliteit van de bewerking en voorkomt dat een te grote kracht op het wiel wordt uitgeoefend.

Bewerken op locatie
De Mobiturn wordt door de importeur van machines voor metaalbewerking Dymato uit Veenendaal op de Nederlandse markt gebracht. De mobiele wielendraaibank heeft een eigen aandrijving en kan zich verplaatsen over elk bestaand spoor in een onderhoudswerkplaats voor railvoertuigen. De energievoorziening van de bank is geheel geïntegreerd met het bewerkings- en bedieningsgedeelte; een kabel van ca. 80 meter op een haspel  zorgt voor de stroomtoevoer vanuit de werkplaats.

De conventionele aanpak van het herprofileren is dat het railvoertuig op een ‘ondervloer’ draaibank  wordt gereden. De belasting op de assen van het trein- of wielstel, die kan oplopen tot 20 ton of meer, wordt daarbij overgebracht op de machine. Dat houdt in dat de ruimte waarin de machine staat opgesteld over een zeer robuuste fundering moet beschikken. Om het gehele voertuig van voren naar achteren de stationaire machine te laten passeren is een spoorlengte noodzakelijk van bijna twee maal de voertuiglengte. De machine-operator bevindt zich tijdens het draaiproces in de kelder.

De Mobiturn is ontwikkeld voor het op locatie bewerken van uiteenlopende typen wielstellen van allerlei railvoertuigen zoals locomotieven, wagons, tramstellen e.d. Van complete treinstellen met meerdere wagons kunnen de wielen opnieuw worden geherprofileerd en kunnen eventueel ook de op de wielas gemonteerde remschijven worden afgedraaid.

Bij Strukton Rail wordt de machine na aankoppeling aan een locomotief naar de onderhoudslocatie gereden. Meestal bevindt deze zich in de werkplaats te Zutphen zelf, maar de machine is ook al op diverse plaatsen in den lande ingezet. Het railvoertuig waaraan onderhoud verricht moet worden wordt door hefbokken op een zodanige hoogte gebracht dat de draaibank onder het voertuig tot op de juiste positie voor de bewerking van een wielstel kan worden gereden. Hierdoor blijft de Mobiturn geheel vrij van iedere belasting door het te onderhouden voertuig; het volle gewicht van het railvoertuig rust op de hefbokken en niet op de machine. Deze heeft daardoor een langere levensduur in vergelijking tot de conventionele werkwijze.

StruktonRail1

Karel Vroom: “Na opdracht van Arriva was investering in de Mobitiurn een uitgemaakte zaak.”

Karel Vroom: “We verwerken nu op jaarbasis zo’n duizend assen per jaar, dus tweeduizend wielen. De prestaties, in termen van productiviteit en afwerkingskwaliteit, zijn boven verwachting.”

Hegenscheidt-MFD, onderdeel van het Niles-Simmons concern, ontwikkelt en bouwt onder andere machines voor onderhoud van wielstellen van tram, trein- en metrovoertuigen. De in Erkelenz (D) gevestigde onderneming levert alles wat bedrijven nodig hebben om wielstellen, wielen of assen van spoorweg- of metrovoertuigen te produceren of te bewerken. Daartoe behoren niet alleen geavanceerde draai-, slijp- en bewerkingscentra, maar ook meet- en diagnosesystemen die in één cyclus de rondloop, het profiel, de diameter en beginnende scheurvorming op millimeterniveau kunnen opmeten. Ook beschikt Hegenscheidt over de technologie, die – na ontsporingen – de wielen van de voertuigen hydraulisch, weer op het spoor terugzet.