Mobile Flexibilität für alle Prozessschritte


Ein Schlüsselfaktor für die erfolgreiche Umsetzung des One-Piece-Flow-Prinzips in der Baugruppen-Montage ist der Einsatz flexibler Handling- und Positioniersysteme, mit denen einzelne Mitarbeiter eine möglichst große Anzahl von Prozessschritten abdecken können. Bei Donaldson Filtration Deutschland erfüllt diese Aufgabe heute das mobile Hebe- und Handhabungssystem lift2move von EXPRESSO. Lesen Sie hier, warum es sich für den Filtertechnik-Spezialisten als Ideallösung erweist.

Bei der klassischen Fließband-Montage 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. 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.“ 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 Volkmar 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.“

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. 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.

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: Aufwändige 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 Montage-Fortschritt der Trockner an Gewicht zunimmt. Die Mitarbeiter körperlich zu entlasten wird also im Prozessverlauf immer relevanter“, betont Fertigungs-Engineering-Chef Volkmar Pilnay.

Hohe Flexibilität und eine Speziallösung
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 Einfach-Hubmast für Nutzlasten bis 225 kg und einem Modell mit Doppel-Hubmast 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 zwei Metern und einer integrierten Bremse zur Kontrolle der Drehfunktion. Schon bei den Testläufen erwies sich diese Drehteller-Konstruktion 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. 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“.

Nach kleineren Optimierung 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 sanfte, ruckfreies Heben und Senken. Bei allen Aktionen des Drehteller-Spannsystems garantiert das tief liegende Stabilitätsfahrwerk des lift2move die Standfestigkeit des Montagesystems sowie seine Rundum-Mobilität 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.

Offen für zukünftige Veränderungen
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 von EXPRESSO, zu der auch das Energiemanagement mit stationärer Stromversorgung und Hochleistungsakkus sowie ein 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 Produktivitätspotenzial des neuen One-Piece-Flow-Prozesses von Donaldson voll ausschöpft. „Von großer Bedeutung ist ja auch, dass wir nun über ein Montagesystem verfügen, dass 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 Peter Schaaf.

Bild: Dreh- und Angelpunkt der neuen One-Piece-Flow-Montage von Donaldson Filtration Deutschland ist der lift2move von EXPRESSO mit einer flexiblen Spannvorrichtung für die unterbrechungsfreie Montage kleiner und großer Modelle von Adsorptionstrocknern; Foto: Kreidel Communication