Montagetechnik Mobile Flexibilität im Montageprozess

Ein Schlüsselfaktor für die erfolgreiche Umsetzung des One-Piece-Flow-Prinzips in der Baugruppenmontage ist der Einsatz flexibler Handling- und Positioniersysteme. Einzelne Mitarbeiter können damit eine möglichst große Anzahl von Prozessschritten abdecken. Bei Donaldson Filtration Deutschland erfüllt diese Aufgabe heute das mobile Hebe- und Handhabungssystem „lift2move“ von Expresso.

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Dreh- und Angelpunkt der neuen One-Piece-Flow-Montage von Donaldson Filtration Deutschland ist der „lift2move“mit einer flexiblen Spannvorrichtung für die unterbrechungsfreie Montage kleiner und großer Modelle von Adsorptionstrocknern.
Dreh- und Angelpunkt der neuen One-Piece-Flow-Montage von Donaldson Filtration Deutschland ist der „lift2move“mit einer flexiblen Spannvorrichtung für die unterbrechungsfreie Montage kleiner und großer Modelle von Adsorptionstrocknern.
(Bild: Kreidel Communication)

Bei der klassischen Fließbandmontage verbringt ein Mitarbeiter seinen Arbeitstag an ein und demselben Platz und bekommt nur einen winzigen Ausschnitt der Produktentstehung zu Gesicht. Beim One-Piece-Flow-Prinzip (OPF) hingegen begleitet er eine Baugruppe über viele Prozessschritte bis zum Endprodukt – bestenfalls ohne Unterbrechung. So klingt es zumindest, wenn Theoretiker diese Methode des Lean Manufacturing preisen.

Aufbau einer effizienten Vor- und Endmontage

In der Praxis sind es dann Ingenieure wie Volkmar Pilnay und sein Manufacturing-Engineering-Team, dem als Manager von Donaldson Filtration Deutschland die Aufgabe zufiel, am Standort Haan eine neue OPF-Linie für die Montage kompakter Adsorptionstrockner zu installieren. Sein Kollege, Werksleiter Peter Schaaf, berichtet: „Unser primäres Interesse galt der Zielsetzung, eine hochflexible und effiziente Vor- und Endmontage für sämtliche Trocknermodelle unserer Marke Ultrapac Smart aufzubauen.“

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Eine gewisse Brisanz liegt dabei im Wörtchen „sämtliche“. Denn zum einen beinhaltet die erwähnte Produktlinie mehrere kleine und große Basisgeräte verschiedener Gewichtsklassen; zum anderen gleicht kaum ein Trockner dem anderen, da maximale Kundenorientierung ein Kern der Marke ist und fast jedes Gerät im Rahmen seines modularen Designs spezifisch konfiguriert wird. Für die Ingenieure um Pilnay war daher klar, dass man für die neue One-Piece-Flow-Linie ein extrem funktionelles und variables Montagesystem benötigte. „Es sollte nicht nur viele Prozessschritte abdecken, sondern auch die Flexibilitätsansprüche unserer Produktphilosophie umsetzen können“, so Pilnay.

Ein Kandidat und viele Fragen

Im Rahmen ihrer Markterkundung stieß das Donaldson-Team auf das mobile Hebe- und Handhabungssystem „lift2move“ des Kasseler Herstellers Expresso. Hierbei handelt es sich um einen Vorreiter jener Generation von Flurförderzeugen, die sich dank ihrer modularen Konstruktion für viele intralogistische Anforderungen maßschneidern lassen. Je nach Ausführung können damit mit Manipulatoren oder auf Paletten bis 400 kg Nutzlast bewegt werden.

Insbesondere weckte es das Interesse des Donaldson Teams, dass ein einziger lift2move durch das kinematische Zusammenspiel seines elektrisch betriebenen Hubmasts mit manuellen oder elektro-mechanischen Lastaufnahmen eine Vielzahl unterschiedlicher Handlingaufgaben (Heben, Wenden etc.) ausführen und dabei zugleich als handgeführtes Vorschubsystem für Transportarbeiten agieren kann. Auf den ersten Blick sah das alles recht vielversprechend aus. Aber eignete sich dieser Akku-betriebene Akteur tatsächlich für den One-Piece-Flow-Dauereinsatz? Ließ sich damit das volle Spektrum der teilweise sehr speziellen Hebe- und Haltetätigkeiten der Trockner-Montage abdecken? Konnten mit dieser Lösung auch die Vorgaben an Ergonomie und Arbeitssicherheit erfüllt werden? Und bliebe am Ende genug planerische Freiheit für die weitere Umgestaltung der Montagelinie?

Immer den kompletten Durchlauf

Die Fragen aus Haan fanden Gehör bei Oliver Stauch-Vaupel, dem für „lift2move“-Projekte zuständigen Geschäftsbereichsleiter bei Expresso. Gemeinsam mit Kollegen vom Vertrieb nahm er sich der Sache an und machte sich bei Vor-Ort-Visiten und ersten Gesprächen ein Bild von der Bedarfslage.

Anfang 2017 lagen dann mit dem Lastenheft des Kunden alle Fakten auf dem Tisch. „Der Auftrag lautete, auf der Basis unseres ,lift2move‘-Systembaukastens eine flexible Vorrichtung zu realisieren, die eine unterbrechungsfreie Montage sowohl der kleinsten Geräte der Ultrapac-Smart-Serie mit 50 cm Höhe und 10 kg Gewicht als auch der größten Modelle mit 190 cm Höhe und 80 kg Gewicht garantieren konnte – bei Berücksichtigung aller Konfigurationswünsche der Donaldson-Kunden“, berichtet Oliver Stauch-Vaupel.

Alle Montageetappen abbilden

Insgesamt sollte der neue OPF-Prozess nicht nur die Vormontage der Trocknermodule lückenlos abbilden, sondern auch alle Etappen der Endmontage bis zum lieferfähigen, anschlussfertigen Produkt. „Das bedeutete, dass jeder Adsorptionstrockner bis zum erfolgreichen Abschluss des finalen Funktionstests und dem Absetzen in die Versandverpackung im Montagesystem bleiben sollte. Ein Mitarbeiter muss mit einem ,lift2move‘ immer den kompletten Durchlauf fahren können“, bringt es Werksleiter Peter Schaaf auf den Punkt.

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Gemäß der Lean-Manufacturing-Idee war bei der Realisierung der neuen One-Piece-Flow-Linie prinzipiell darauf zu achten, dass weder Leerläufe noch Umwege entstehen. Für die Gestaltung des Expresso-Systems hieß das konkret: Aufwendige Rüstarbeiten waren zu vermeiden und der Monteur musste in jeder Prozessstufe freien 360°-Zugang zu allen Montagepunkten am Trockner haben. „Unverzichtbar war außerdem, dass unsere Leute stets sicher und ergonomisch agieren können. Dabei war zu bedenken, dass mit jedem Montagefortschritt der Trockner an Gewicht zunimmt. Die Mitarbeiter körperlich zu entlasten wird also im Prozessverlauf immer relevanter“, betont Fertigungs-Engineering-Chef Volkmar Pilnay.

Alles beginnt an der Basis

Das Team von Expresso ging ans Werk und bestimmte zunächst das am besten geeignete Basisgerät der „lift2move“-Familie. Man entschied sich für ein Modell aus dem Mittelfeld des Gesamtangebots: einen „lift2move 225“ mit Sicherheitsfahrwerk und Single-Hubmast mit elektromotorischem Spindeltrieb und Positioniercontroller. Mit einer maximalen Tragkraft von 225 kg war es der optimale Ausgangspunkt für die weitere Entwicklung des Montagesystems für Donaldson, bei der nun die Konstruktion der Lastaufnahme im Zentrum stand.

„Den ,lift2move‘ gibt es in vier Grundmodellen mit Einfachhubmast für Nutzlasten bis 225 kg und einem Modell mit Doppelhubmast für Lasten bis 400 kg. Zudem gibt es mehrere Fahrwerksmodule. Wenn die Wahl getroffen ist, tritt unser Engineering in Aktion. Es ist fester Bestandteil des ,lift2move‘-Konzepts und kommt meist dann ins Spiel, wenn anwendungsspezifische Lastaufnahmen zu konstruieren sind“, erklärt Oliver Stauch-Vaupel.

In alle Richtungen zu denken bei der Konstruktion kundenspezifischer Vorbaugeräte, gehört für die Expresso-Ingenieure zum Tagesgeschäft. Im Fall Donaldson war aber nicht nur Kreativität gefragt, sondern auch ein hohes Maß an Flexibilität. Plant-Manager Peter Schaaf erinnert sich: „Die Installation der neuen One-Piece-Flow-Montage war für uns ein iterativer, erkenntnisreicher Prozess. Als enormer Vorteil erwies sich dabei die flexible Aufstellung des Engineerings von Expresso. Unsere Prozesstechniker fanden immer ein offenes Ohr und konnten durch die enge Zusammenarbeit mit Kassel viele weitere Modifikationswünsche für den ,lift2move‘ anbringen.“

Fast zwei Meter Spannweite

Als ersten Prototypen präsentierte Expresso dem Kunden einen „lift2move 225“ mit einer außergewöhnlichen Lastaufnahme am Hubmast: einem manuell drehbaren Werkstück-Spannsystem mit einem Verstellbereich von fast 2 m und einer integrierten Bremse zur Kontrolle der Drehfunktion. Schon bei den Testläufen erwies sich diese Drehtellerkonstruktion mit ihrem verwindungssteifen Trägersystem aus zwei Aluminium-Profilschienen, in denen sich verschiedene Haltelemente, Spannzeuge und Klemmbacken per Hand verschieben lassen, als geradezu perfekte Lösung für die One-Piece-Flow-Montage von Donaldson – insbesondere in Kooperation mit dem elektrischen Hubmast des „lift2move“.

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Peter Schaaf erkannte rasch, dass „dieses System von Expresso nicht nur in punkto Flexibilität und Effizienz überzeugen konnte, sondern im direkten Wettbewerbsvergleich auch hinsichtlich Arbeitssicherheit und Ergonomie hervorragend abschnitt“.

Ungehinderter 360°-Zugriff

Nach kleineren Optimierungen im Detail konnte Donaldson nach wenigen Monaten seine neue OPF-Linie starten. Insgesamt wurden zunächst vier „lift2move“ mit Drehteller-Spannsystem in Dienst gestellt. Wie gefordert, gewährleisten sie nicht nur das sichere Fixieren ständig wechselnder Module und Komponenten verschiedener Drucklufttrockner-Serien, sondern gestatten auch den ungehinderten 360°-Zugriff auf alle Montagepunkte. Mit der innovativen Drehmechanik von Expresso kann sich der Monteur das eingespannte Hauptmodul des Trockners – meist dessen Gehäuse – manuell in jede gewünschte Position der X-Achse legen oder stellen. Die ideale Höhe der Y-Achse am Hubmast justiert er hingegen motorisch. Dabei lässt ihm die handliche Fernbedienung genug Bewegungsfreiheit, um die beste Sichtposition einzunehmen, und mit dem Positioniercontroller kann er mehrere programmierte Haltepunkte wiederholgenau anfahren.

Eine integrierte Motorbremse sorgt für sanftes, ruckfreies Heben und Senken. Bei allen Aktionen des Drehteller-Spannsystems garantiert das tief liegende Stabilitätsfahrwerk des „lift2move“ die Standfestigkeit des Montagesystems sowie seine Rundummobilität in der Z-Achse. Höhenverstellbarer Schiebebügel und Leichtlaufrollen unterstützen das einfache Vorankommen im Prozess und eine Dreistufen-Feststellbremse erlaubt das behutsame Abbremsen und sichere Parken des „lift2move“ auf den markierten Montagefeldern.

Die „lift2-move“ mit ihren drehbaren Spannsystemen sind heute der Dreh- und Angelpunkt der neuen Montagelinie von Donaldson. Für Peter Schaaf hat sich diese Systemlösung, zu der auch das Energiemanagement mit stationärer Stromversorgung und Hochleistungsakkus sowie der Ersatzteilservice gehören, mehr als bewährt. „Der Einsatz weiterer Montagevorrichtungen dieser Art ist für uns sehr wahrscheinlich“, sagt er. Mit dem „lift2move“ verfügt der Plant-Manager über ein nachhaltiges und flexibles System, das alle gestellten Anforderungen erfüllt und die Effizienz- und Produktivitätspotenziale des neuen One-Piece-Flow-Prozesses von Donaldson voll ausschöpft.

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„Von großer Bedeutung ist ja auch, dass wir nun über ein Montagesystem verfügen, das uns bei der zukünftigen Weiterentwicklung unserer Fertigungslinie nicht einschränkt. Der ,lift2move‘, sein Modul-Baukasten und das Engineering von Expresso lassen uns hierzu alle Möglichkeiten“, ergänzt Schaaf.

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Ab sofort auch mit Fahrantrieb

Vor wenigen Wochen stellte Expresse als weiteres Modul für seinen „lift2move“ den neuen Fahrantrieb „impulse“ vor, der für alle Modelle mit Lenkrollen-Fahrwerk bis 225 kg Nutzlast zur Verfügung steht – auch als Nachrüstsatz. Dabei handelt es sich um einen kraftvollen 250-W-Elektromotor, den der Anwender zunächst über einen Sicherheitstaster aktiviert. Nach der Freischaltung kann er dem Antrieb über einen Daumenregler am Bügelgriff stufenlos immer so viel Leistung abrufen, wie er gerade benötigt. So passt der Bediener die Geschwindigkeit etwa seinem Lauftempo, dem Transportgut oder der Beschaffenheit des Bodens an. Zudem ermöglicht ein Richtungsschalter den Wechsel zwischen Vor- und Rückwärtsfahrt.

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