Sechsachser bestückt CNC-Maschinen mit Rohteilen
Einfacher Einstieg in die Automatisierung
Für Schirling Frästechnik, ein kleines Unternehmen, das hochpräzise Frästeile bearbeitet, ist die Automatisierung einerseits notwendig, um gleichbleibend zuverlässig auf hohem Niveau und vor allem wirtschaftlich fertigen zu können. Andererseits ist das keine triviale Aufgabe, denn die Kosten müssen im Rahmen bleiben. Mit dem Industrieroboter Horst900 von Fruitcore Robotics automatisierte Schirling die Maschinenbeladung. Das gelang unkompliziert, auch ohne umfassende Robotikkenntnisse.
Wenn die Bearbeitungsmaschine das Fertig-Signal an den Sechsacher Horst900 von Fruitcore Robotics sendet, betätigt er einen Zylinder, öffnet die Maschinentür, fährt in die Maschine ein und reinigt das Werkstück. (Bild: Fruitcore Robotics GmbH)
Die Firma Schirling Frästechnik ist ein mittelständischer Zulieferbetrieb für Frästeile in den Hauptbereichen Hydraulik, Optik und Messelektronik. Das Unternehmen fertigt mit CNC-Maschinen Teile aus Standardstählen, Edelstahl, Aluminium und Kunststoffen nach Muster oder Zeichnung. Zunächst erledigte das kleine Unternehmen mit sieben Mitarbeitern die Maschinenbeladung noch manuell, doch das Arbeitspensum steigt fortwährend. So ist das Thema Automatisierung von Teilezuführung und Abläufen immer dringender geworden. Daher zog drei Wochen nach der Vorstellung durch Fruitcore Robotics der Sechsachsoboter Horst ins Fräszentrum bei Schirling ein. „Ich habe ihn ausgepackt, an den Strom angeschlossen und losgelegt“, sagt Juniorchef Stefan Schirling. Ein paar Anpassungen bei Programmierung und Steuerung musste er noch vornehmen, „doch das war zum allergrößten Teil selbsterklärend,“ bestätigt er. „Die Software HorstFX sowie die Steuerung HorstControl sind bei der Lieferung mit dabei. Gleich nach der Auslieferung konnten wir damit beginnen, den Roboter selbst zu installieren und auf unsere Anforderung hin einzurichten.“
Anschließend fährt Horst an den ersten von vier Schraubstöcken und öffnet diesen über ein Pneumatikventil, entnimmt das Teil und verfährt mit ihm zu einer Vorrichtung mit Luftdüsen in der Maschine, wo es direkt getrocknet wird. (Bild: Fruitcore Robotics GmbH)
3.000 Teile pro Charge
Derzeit hat das Unternehmen einen größeren Auftrag mit 3.000 Teilen pro Charge abzuarbeiten, der regelmäßig monatlich zu erledigen ist. Es handelt sich um Metallklötze, die auf Maß zu fräsen sind und später beim Auftraggeber zu Hydraulikkomponenten weiterverarbeitet werden. Die Maschinenbestückung mit den Rohteilen geschah vor dem Schritt zur Automatisierung manuell. „Wir haben die Teile einzeln per Hand eingelegt, den Schraubstock geschlossen, den Startknopf gedrückt. Wieder und wieder“, beschreibt es Schirling. „Das war ineffizient, unergonomisch, vom Ablauf her unabgestimmt und hat zu unnötigen Leerzeiten geführt.“ Der Roboter arbeitet diese Aufgabe automatisch hintereinander ab, auch in der Mittagspause oder spätabends, ohne Stillstandzeiten.
Hat der Roboter den ersten Schraubstock mit einem Rohteil befüllt, kommt der nächste an die Reihe. Nach dem vierten Durchgang fährt Horst aus der Maschine, schließt die Tür und das Programm beginnt von vorne. (Bild: Fruitcore Robotics GmbH)
Vor der Maschine lagert ein Werkstückstapel aus Trays mit jeweils 72 Rohteilen. Das exakte, immergleiche Positionsmuster ist in der Palettiersoftware des Roboters hinterlegt, sodass er wiederkehrend die Teile einzeln nacheinander abgreifen kann. Wenn die Bearbeitungsmaschine das Signal ‚fertig‘ an den Roboter sendet, betätigt er über ein Pneumatikventil einen Zylinder und öffnet die Maschinentür, fährt in die Maschine ein und reinigt zunächst mit einer Luftblasvorrichtung das Werkstück von Kühlemulsion. Dann fährt Horst an den ersten von vier Schraubstöcken und öffnet diesen wieder über ein Pneumatikventil, entnimmt das Teil und verfährt mit ihm zu einer Vorrichtung mit Luftdüsen in der Maschine, wo es direkt getrocknet wird. Anschließend entnimmt er das Werkstück aus der Maschine und legt es gemäß des fest vorgegebenen Palettiermusters ab, von wo das fertig bearbeitete und getrocknete Teil manuell entnommen und verpackt wird. Schließlich fährt der Roboter zum Tray-Stapel und nimmt sich ein Rohteil, verbringt es in die Maschine, bläst den Schraubstock mit der Luftdüse ab, legt das Teil im Schraubstock ab und schließt diesen. Die Maschine erhält unterdessen das Startsignal dafür, einen Schraubstock weiterzurücken. Zuvor verifiziert ein Lichtsensor am Robotergreifer, dass der Schraubstock wirklich geschlossen ist.
Stefan Schirling hat Horst problemlos selbst integriert: „Ich habe ihn ausgepackt, an den Strom angeschlossen und losgelegt“, sagt er. (Bild: Fruitcore Robotics GmbH)
Vier vollautomatische Bearbeitungsdurchgänge
Dann kommt der nächste Schraubstock an die Reihe: Der Sensor prüft, ob dieser geöffnet ist, der Roboter greift sich das nächste Rohteil. So geht es durch alle Bearbeitungsschritte jeweils mit vier Schraubstöcken pro Durchgang. Für jede Bearbeitung benötigt die Fräsmaschine/Roboter-Kombination rund 9 Minuten. In der Software ist ein Zählsystem integriert: Der Roboter fährt nach dem vierten Durchgang aus der Maschine, schließt die Tür und das Bearbeitungsprogramm beginnt wieder von vorn.
Zu den Herausforderungen, die der Roboter bei dieser Aufgabe zu erfüllen hat, gehört das präzise Einlegen der Werkstücke in den Schraubstock und das exakte Einhalten des sehr kurzen Weges. Auch, dass die vier Schraubstöcke in der Maschine nacheinander abgearbeitet werden, ließ sich mit der Software gut abbilden. Mit dieser Roboterlösung konnte das kleine Unternehmen innerhalb nur weniger Wochen einen essenziellen Fertigungsablauf von null auf hundert automatisieren. „Wir wollen Abläufe, wann immer möglich, automatisieren, um auf dem Markt konkurrenzfähig zu bleiben“, gibt Schirling zu bedenken, der die Unternehmensleitung sukzessive von seinem Vater und Geschäftsführer Klaus Schirling übernimmt. „Wir bearbeiten viele individuelle Teile für unsere Kunden und unser Ziel ist es, automatisiert zu fertigen, um wirtschaftlich zu sein – und auch, um unserem Personal die Arbeit zu erleichtern.“
