Eine Publikation der Binkert Medien AG
Ausgabe 05/2015, 15.05.2015

Statt 18 Arbeitsgängen nur noch acht

Zwei Grundvoraussetzungen müssen viele Bauteile der komplexen Teeverpackungsmaschinen der Firma Teepack erfüllen: maximierte Präzision und Härte für minimierten Verschleiss sowie einen störungsarmem Betrieb über lange Zeit. Bei der Herstellung dieser Bauteile hat sich das vielseitige Bearbeitungszentrum RXP 601 DSH von Röders unentbehrlich gemacht.

(re) «Unsere Teeverpackungsmaschinen, die aus rund 20 000 bis 30 000 Einzelteilen bestehen, sind wesentlich komplizierter als Uhrwerke, funktionieren aber genauso präzise», sagt Willi Lyrmann, Leiter Fertigung der Teepack Spezialmaschinen GmbH & Co. KG in Meerbusch (DE). Das 200-Mitarbeiter-Unternehmen entwickelte die erste Teebeutelverpackungsmaschine der Welt und ist heute einer der Technologie- und Weltmarktführer in diesem Bereich.

Neben Normteilen enthält die Mechanik der Maschinen zwischen 2500 und 3500 speziell gefertigte Zeichnungsteile, von denen viele nur in sehr kleinen Stückzahlen benötigt werden. Voraussetzung für die einwandfreie Funktion ist vor allem hohe Präzision, denn schon sehr kleine Positionsabweichungen können zu Fehlfunktionen führen. Extrem enge Passungen und Abmessungstoleranzen bis herab zu ±1 bis 2 µm sind an der Tagesordnung.

Um Verschleiss und die damit verbundene Gefahr von Nachjustierungen sowie Ausfällen zu minimieren, müssen viele der kri­tischen Bauteile wie Führungen und Steuerkurven eine besonders hohe Härte besitzen. Typischerweise bestehen sie aus einsatzgehärtetem Stahl, zum Teil sogar aus durchgehärteten Werkzeugstählen mit Härten bis 64 HRC.

«Erschwerend kommt für uns hinzu, dass wir so gut wie keine grösseren Serien fertigen können, sondern Kleinstlose und Einzelstücke dominieren», erläutert Willi Lyrmann. Aufgrund des ständigen chaotischen Produktwechsels und Mini-Serienlosen von 1 bis 20 Stück seien an den Bearbeitungszentren drei bis vier Produktwechsel pro Tag die Regel.

«Entsprechend hoch war bisher auch die Zahl der Arbeitsstationen, die solche Bauteile vom Eingang des Rohmaterials bis zur Fertigstellung durchlaufen mussten», ergänzt Willi Lyrmann. Dies umfasste eine teils mehrstufige Weichbearbeitung, den Härteprozess, eine nachgeschaltete Hartbearbeitung zur Einstellung des Aufmasses für die Schleifbearbeitung sowie diverse Schleifarbeitsgänge wie Innen- und Aussenrundschleifen sowie Flach- oder Koordinatenschleifen.

«Bei der Suche nach einem Ersatz für eine in die Jahre gekommenen Anlage für das Koordinatenschleifen von Bauteilen stiessen wir auf das Bearbeitungszentrum RXP 601 DSH von Röders», berichtet Christof Frings, Abteilungsleiter CNC- und mechanische Fertigung. Die Maschinen der RXP-Baureihe sind vor allem für Aufgaben konzipiert, bei denen hohe Genauigkeit bei sehr guten Zerspanleistungen beim Bearbeiten weicher wie auch harter Materialien im Vordergrund stehen.

Fasziniert waren die Teepack-Verantwortlichen vor allem von der Möglichkeit, auf nur einem 5-Achsen-Bearbeitungszentrum in gleicher Aufspannung sowohl zu fräsen als auch zu schleifen. Zudem kann die Maschine die Teile mithilfe eines hochgenauen Tasters gleich im Arbeitsraum vermessen. Dank ausgefeilter Steuerungsfunktionen kann die Maschine auch die gemessenen Positions- und Winkelabweichungen direkt korrigieren und die Bearbeitung exakt der tatsächlichen Werkstückposition im Raum anpassen.

«Das neue Bearbeitungszentrum liess sich problemlos in die Fertigung einfügen und hat bisher unsere Erwartungen mehr als erfüllt», freut sich Willi Lyrmann. Sowohl beim Weich- als auch beim Hartfräsen und beim Schleifen seien alle Anforderungen bezüglich Arbeitsleistung und Genauigkeit eingehalten, oft sogar übertroffen worden.

Bereits nach gut einem halben Jahr Einsatzzeit wurden Nutzungsgrade von mehr als 80 Prozent erreicht, bezogen auf den 24-Stunden-Tag. Dabei steckt in der Anschaffung noch weiteres Potenzial, weil viele Bearbeitungs-, Rüst- und Messarbeitsgänge, die bisher auf getrennten Systemen durchgeführt werden mussten, jetzt auf einer Maschine ohne zusätzlichen Rüstaufwand durchgeführt werden können. Bereits nach kurzer Zeit liessen sich bei den Prozesszeiten gegenüber der früheren Arbeitsweise Einsparungen von rund 40 Prozent realisieren. Entfallen Rüstzeiten komplett, liegt die Einsparung sogar bei 50 Prozent. Besonders auffallend ist der Vergleich anhand der Wertstromanalyse für ein bestimmtes Bauteil, wo statt bisher 18 Arbeitsgängen nur noch 8 erforderlich sind.

«Die bei uns installierte Anlagenkonfiguration mit dem automatischen Werkstückwechsler RCS-3 entspricht unseren Bedürfnissen sehr gut», sagt Christof Frings. Das direkt an das Bearbeitungszentrum angedockte Werkstückmagazin bietet Platz für 18 Partool-Paletten mit Abmessungen von 320 mm × 320 mm, die mit Nullpunktspannsystemen von Lang ausgestattet sind und Werkstücke bis 60 kg Masse und 500 mm Länge aufnehmen können. An zwei Übergabestationen ist hauptzeitpa­ralleles Rüsten möglich. Somit kann rund um die Uhr und am Wochenende gefertigt werden, auch wenn nur in zwei Schichten Mitarbeiter vor Ort sind.

Wichtig für die erreichte, hohe Produktivität ist, dass ein speziell mit Blick auf das Teilespektrum von Teepack entwickelter Postprozessor für die externe Programmierung im CAM-System eingesetzt wird, mit dem die einzelnen Fertigungsprozesse einschliesslich des Antastens automatisch erstellt und miteinander verknüpft werden. Somit liess sich der manuelle Aufwand wesentlich reduzieren.

Teepack Spezialmaschinen GmbH & Co. KG DE-40667 Meerbusch, Tel. +49 2132 976 0 info@teepack.com

Röders: Zimmerli SA 2016 Cortaillod, Tel. 032 842 63 33 direction@zimmerlisa.ch



Blick in den Arbeitsraum des 5-Achsen-Bearbeitungszentrums RXP 601 DSH von Röders. Das Gegenlager der A-Achse ermöglicht eine hohe Bearbeitungsgenauigkeit.


Das bei Teepack eingesetzte Bearbeitungszentrum RXP 601 DSH verfügt über ein angedocktes Palettenmagazin RCS-3 mit 15 Positionen und zwei Rüststationen. (Bilder: Vollrath)


Mithilfe dieser speziellen Vorrichtung kann in die Hohlwelle in einer Aufspannung beidseitig eine bis 100 mm tiefe Bohrung geschliffen werden, was die Bearbeitung auf einer Innenrundschleifmaschine in bisher zwei Aufspannungen erspart.


Maschinenbau vom Feinsten: Eine solche Teeverpackungsmaschine besteht aus etwa 20 000 bis 30 000 Einzelteilen.