Bei der klassischen Fließband-Montage verbringt ein Mitarbeiter seinen Arbeitstag immer am gleichen Platz und bekommt nur einen winzigen Ausschnitt der Produktentstehung zu sehen. Beim One-Piece-Flow-Prinzip (OPF) hingegen begleitet er eine Baugruppe über viele Prozessschritte bis zum Endprodukt im Idealfall ohne Unterbrechung. Theoretisch jedenfalls.
In der Praxis müssen dann die Ingenieure ran. So hat Volkmar Pilnay, Manufacturing Engineering Manager beim Filterhersteller Donaldson, zusammen mit seinem Team dafür gesorgt, dass bei seinem Arbeitgeber am Standort Haan eine neue OPF-Linie für die Montage von kompakten Adsorptionstrocknern erfolgreich installiert wird. Dabei wurde er von seinem Kollege, dem Werksleiter Peter Schaaf, unterstützt. „Unser Ziel war, eine flexible und effiziente Vor- und Endmontage für alle Trocknermodelle unserer Marke Ultrapac Smart aufzubauen“, erzählt Schaaf. Eine gewisse Brisanz liegt dabei im Wörtchen „alle“, denn zur erwähnten Produktlinie gehören kleine und große Basisgeräte aus unterschiedlichen Gewichtsklassen. Hinzu kommt, dass kein Trockner aussieht wie der andere, denn zum Markenkern des Produkts gehört die maximale Kundenorientierung. Außerdem wird fast jedes Gerät im Rahmen eines modularen Designs spezifisch konfiguriert. Volkmar Pilnay war daher klar, dass man für die neue Linie ein funktionelles und variables Montagesystem braucht, das viele Prozessschritte abdecken kann.
Im Rahmen ihrer Markterkundung stieß das Donaldson-Team auf das mobile Hebe- und Handhabungssystem lift2move des Kasseler Herstellers Expresso. Dabei handelt es sich um ein Flurförderzeug, das mit seiner modularen Konstruktion für viele intralogistische Anforderungen geeignet ist. Je nach Ausführung können mit dem Modell bis zu 400 kg Nutzlast bewegt werden – wahlweise mit Manipulatoren oder auf Paletten. Besonders interessant fanden die Profis aus Haan das kinematische Zusammenspiel zwischen dem elektrisch betriebenen Hubmast und den manuellen beziehungsweise elektro-mechanischen Lastaufnahmen. Denn mit dieser Technik lassen sich viele unterschiedliche Handlingaufgaben wie Heben oder Wenden ausführen. Zugleich funktioniert die Lösung dabei als handgeführtes Vorschubsystem für Transportarbeiten.
Auf den ersten Blick sah das alles recht vielversprechend aus. Aber eignete sich das Modell, das mit einem Akku betrieben wird, tatsächlich für den geplanten Dauereinsatz in der OPF-Linie? Ließ sich damit das volle Spektrum der teilweise sehr speziellen Hebe- und Haltetätigkeiten in der Trockner-Montage abdecken? Konnten mit dieser Lösung auch die Vorgaben an Ergonomie und Arbeitssicherheit erfüllt werden? Und blieb am Ende genug planerische Freiheit für die weitere Umgestaltung der Montagelinie?
Der umfangreiche Fragenkatalog aus Haan landete bei Oliver Stauch-Vaupel, der bei Expresso den entsprechenden Geschäftsbereich leitet. Zusammen mit Kollegen vom Vertrieb kümmerte er sich um das Projekt und machte sich bei ersten Gesprächen vor Ort 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 Systembaukastens eine flexible Vorrichtung zu realisieren, mit der sich alle Geräte der Ultrapac-Smart-Serie unterbrechungsfrei montieren lassen“, fasst Stauch-Vaupel zusammen. Die Palette reichte vom kleinsten Modell mit 50 cm Höhe und 10 kg Gewicht bis hin zur größten Varianten mit 190 cm und 80 kg. „Und natürlich mussten dabei alle Konfigurationswünsche der Kunden berücksichtig werden“, betont der Manager.
Im Laufe der Montage werden die
Werkstücke immer schwerer
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. Jeder Adsorptionstrockner sollte also bis zum finalen Funktionstest und dem Absetzen in die Versandverpackung im Montagesystem verbleiben. „Der Mitarbeiter muss mit einem lift2move immer den kompletten Durchlauf fahren können“, bringt es Werksleiter Schaaf auf den Punkt. Bei der Realisierung der neuen OPF-Linie wurde außerdem darauf geachtet, dass keine Leerläufe und Umwege entstehen. Für die Gestaltung des Hebe- und Handhabungssystems hieß das konkret, dass aufwendige Rüstarbeiten zu vermeiden waren. Zudem musste der Monteur in jeder Prozessstufe einen freien Rundum-Zugang zu allen Montagepunkten am Trockner haben. Zugleich durften Ergonomie und Arbeitssicherheit nicht auf der Strecke bleiben, obwohl der Trockner mit jedem Montage-Fortschritt schwerer wurde. Im Laufe des Prozesses wurde es also immer wichtiger, den Werker zu entlasten.
Die Experten aus Kassel gingen ans Werk und bestimmten zunächst das am besten geeignete Basisgerät. Man entschied sich für ein Modell aus dem Mittelfeld, einem lift2move 225 mit Sicherheitsfahrwerk und einem Single-Hubmast mit elektromotorischem Spindeltrieb und Positioniercontroller. Die maximale Tragkraft des Geräts liegt bei 225 kg. „Diese Konstellation war ein guter Ausgangspunkt für die weitere Entwicklung des Montagesystems, bei der die Konstruktion der Lastaufnahme im Vordergrund stand“, so Oliver Stauch-Vaupel.
Als ersten Prototypen präsentierten die Kassler eine Variante mit einer außergewöhnlichen Lastaufnahme am Hubmast. Dabei handelte es sich um ein manuell drehbares Werkstück-Spannsystem mit einem Verstellbereich von fast 2 m und einer integrierten Bremse zur Kontrolle der Drehfunktion. Während der Testläufe bewährte sich die Drehteller-Konstruktion mit ihrem verwindungssteifen Trägersystem aus zwei Aluminium-Profilschienen, in denen sich verschiedene Halteelemente, Spannzeuge und Klemmbacken manuell verschieben lassen. Zudem zeigte sich, dass das Modell auch die Vorgaben hinsichtlich Arbeitssicherheit und Ergonomie erfüllte.
Nach kleineren Optimierung im Detail konnte Donaldson nach wenigen Monaten die neue OPF-Linie starten. Insgesamt wurden zunächst vier Modelle mit Drehteller-Spannsystem in Betrieb genommen. Mit der Drehmechanik kann sich der Monteur das eingespannte Hauptmodul des Trockners 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 ein sanftes, ruckfreies Heben und Senken. Höhenverstellbare Schiebebügel und Leichtlaufrollen unterstützen das einfache Vorankommen im Prozess. Und mit der Dreistufen-Feststellbremse kann der Werker das Handhabungssystem behutsam abbremsen und sicher auf den markierten Montagefeldern parken. (ub)
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