Mit modularer Zelle flexibel fertigen

Wirtschaftlicher, schneller und genauer produzieren, das sind die aktuellen Anforderungen in der Metallbranche. Nur intelligente, roboterbasierte Lösungen können die Produktivität, beispielsweise von Werkzeugmaschinen, deutlich erhöhen.
Dieser Herausforderung hat sich Marcel Haltiner, Geschäftsführer der Vischer & Bolli GmbH aus Lindau am Bodensee, gestellt: „Die Automatisierung in der Metallbranche schreitet immer weiter voran. Das bedeutet aber auch, dass einzelne Prozessschritte, wie etwa Werkstückhandling und Spanntechnik, nicht mehr voneinander zu trennen sind.“

Zusammen mit Harald Bader, Geschäftsführer der HBI Robotics GmbH, hat Haltiner eine modulare Roboterzelle entwickelt. Damit ist die automatisierte Bearbeitung auch von großen Werkstücken, Vorrichtungen und Werkzeugen in einer Komplettlösung möglich.
Für die nötige Flexibilität sorgt der in die Zelle integrierte Kuka-Roboter vom Typ KR 60HA R 2000. Er ermöglicht die Bearbeitung von Werkstücken bis 40 kg Gewicht und von Paletten mit einem Umfang bis 500 mm × 500 mm. Mit höheren Traglastrobotern können sogar Paletten von maximal 800 mm × 800 mm und einem Gewicht bis 500 kg bearbeitet werden.

Die modular aufgebaute Zelle ermöglicht es, die Anzahl der zu bearbeitenden Werkstücke, der Vorrichtungen und der Werkzeughalter frei zu wählen. So ist sowohl eine Einzel- als auch eine Serienfertigung möglich. Mit den verschiedenen Software-Ausbaustufen können beliebige Anbindungen an die Werkzeugmaschinen und an das ERP-System erfolgen. Ziel der Komplettlösung ist es, die gegenwärtigen Schwachstellen der Automatisierung in der Metallindustrie, wie lange Stillstandzeiten und die fehlende flexible Reaktion auf Produktmodifikationen und Nachfrageänderungen, auszumerzen.

Bislang war es so, dass bei der Bearbeitung von Werkstücken die Spanntechnik separat zugekauft werden musste. Mit der vb-Roboterzelle wird ein Spannsystem modular integriert. Werkstücke können so manuell oder per Roboter am Rüstplatz in die Vorrichtungen gespannt werden. Ersteres ist vor allem für Einzelteilfertigungen sinnvoll. Bei Serienteilen übernimmt dies automatisiert der Roboter. Dieser ist in der Lage, mannlos im Dreischichtbetrieb unabhängig von den Losgrößen autonom zu fertigen.

Zudem kann mit der Zelle der Anteil der Bearbeitungsaufgaben gesteigert oder das Verlinken mehrerer Maschinen in der Produktion und in der Produktionslogistik erreicht werden. Verringerte Stillstandzeiten und kurze Taktzeiten sind die positive Folge. Die pts-Werkstück-palettiersysteme ermöglichen den Wechsel von mehr als 1.000 gleichen oder unterschiedlichen Werkstücken, wodurch die Autonomie der Anlage deutlich gesteigert wird und sich die Amortisationszeit verkürzt.

„Der Nutzer bekommt die Lösung, die er möchte. So bleiben Platzbedarf und Investitionskosten auf ein Minimum beschränkt“, fasst Bader die Vorteile der Zelle zusammen und Haltiner ergänzt: „Unsere vb-Roboterzelle kann mit jeder Werkzeugmaschine verbunden werden.“

Die Roboterzelle ist in fünf Ausbaustufen erhältlich. Diese Stufen können dank der modularen Bauweise zusätzlich adaptiert werden.

• Die Basis bildet der Werkstückpalettierer der Reihe pts aus dem Hause HBI Robotics. Dabei handelt es sich um ein platzsparendes Palettiersystem mit integriertem Kuka-Roboter KR 60HA, das die schnelle und einfache Umrüstung sowie eine große Teilevielfalt gewährleistet.

• Optional sind zusätzliche Funktionen - wie eine Teileerkennung per Kamera - erhältlich.

• Die zweite Grundausstattung ist der Maschinentisch von Vischer & Bolli mit dem integrierten vb-Nullpunktspannsystem für Vorrichtungen.

• In den weiteren Ausbaustufen kommen Vorrichtungsregale für die direkte Vorrichtungs- und Werkstückbeladung sowie ein Werkzeugmagazin hinzu.

• Müssen mehrere Anlagen, Maschinen oder Rüstplätze bedient werden, kann der Roboter auch auf einer Linearachse verbaut werden, um so einen größeren Arbeitsbereich abzudecken.

„Uns war ein Roboterhersteller mit deutschen Wurzeln wichtig“, nennt Haltiner einen der Gründe, warum er und Bader sich für den Kuka-Roboter entschieden haben. Darüber hinaus sprachen die Nähe zum Kuka-Hauptsitz in Augsburg sowie die Servicegarantien für den international tätigen Automatisierungskonzern. Der KR 60 aus der mittleren Traglastklasse entsprach schließlich genau den Anforderungen, die an den Roboter in der Zelle gestellt wurden. Der 6-Achs-Roboter ist ein vielseitiger Bewegungskünstler mit sehr gutem Traglast-Reichweiten-Verhältnis. Außerdem gewährleistet er eine hohe Taktzeit und Genauigkeit.

„Zudem war es uns wichtig, dass der Roboter auch offline programmiert werden kann“, sagt Haltiner. Dafür sorgt die Steuerung KR C4 im Zusammenspiel mit der Kuka.CNC-Systemsoftware. Deren Benutzeroberfläche enthält typische Bedienelemente einer CNC-Steuerung, damit vor allem jene Maschinenbediener, die bisher im Umfeld von CNC-Bearbeitungsmaschinen Erfahrungen haben, einfach und schnell die Bedienung des Roboters übernehmen können.

ep