Wie Kuka seine Zerspanung automatisiert

Um die eigene Zerspanung zu automatisieren, verwendet Kuka neben seinen eigenen Robotern, eine Cloud und Industrie-4.0.-Elemente.

Auf den ersten Blick wirkt die Produktionshalle 10 auf dem Kuka Gelände in Augsburg wie eine von vielen Produktionsumgebungen bei deutschen und internationalen Maschinenbauern. Was man auf den ersten Blick jedoch nicht sieht: Alle Maschinen in der Halle sind an eine Cloud angebunden und verfügen über verschiedene Industrie-4.0-Funktionen.

Mit einem Tablet in der Hand steht Rainer Eder-Spendier, Administrator für Automatisierung und Robotik in jener Halle 10, vor dem Schutzzaun einer Werkzeugmaschine der Firma Burkhardt + Weber und erklärt: „Wir haben zum Beispiel eine digitale Übersicht über die gesamte Halle – ähnlich wie die Karten-App auf dem Smartphone. Damit kann ich mir einen Überblick über alle Maschine verschaffen und deren Daten abrufen.“ Das ist aber noch nicht alles. „Bei Fehlermeldungen können wir zum Beispiel auf eine Art Wiki zugreifen, in dem über Jahre hinweg von unseren Servicetechnikern passende Lösungsvorschläge zusammengetragen wurden – fast eine halbe Million Einträge gibt es dort. Zudem können wir über die eingebaute Technik auch im Nachhinein jeden Prozess-Schritt nachvollziehen – das funktioniert ähnlich wie bei einer Blackbox im Flugzeug. Außerdem können wir uns per Software auf Unregelmäßigkeiten im Produktionsprozess hinweisen lassen – vergleichbar mit einem EKG.“

In der Halle 10 befinden sich insgesamt sieben Zellen, die mit elf Robotern ausgestattet sind. Die Roboter aus unterschiedlichen Baureihen stammen alle von Kuka. Die Maschinen, an denen sie arbeiten, sind handelsübliche Werkzeugmaschinen verschiedener Hersteller. Die Roboter bearbeiten unter anderem Grundgestelle, Karusselle, Arme und Schwingen – zusammengesetzt werden die Bauteile gleich nebenan in der Roboter-Montage.

Werkzeugmaschinen werden üblicherweise von Werkern manuell bestückt. Die Zeit, die die Maschinen benötigen, um das Werkstück zu bearbeiten, verbringt der Werker häufig mit Warten. Wie in Halle 10 deutlich wird, lässt sich der Ablauf durch Automatisierung optimieren. „Bei uns übernehmen die Roboter das Be- und Entladen der Maschinen“, erläutert Rainer Eder-Spendier. „Dadurch ist die Produktion mannarm und für einen bestimmten Zeitraum mannlos möglich, sogar in Wochenend- und Nachtschichten.“ Die Produktivität wird zusätzlich dadurch gesteigert, dass die Roboter Nebentätigkeiten ausführen. „In einigen unserer Zellen dreht der Roboter Helicoils-Gewinde in die vorgebohrten Löcher, während die Werkzeugmaschine schon das nächste Werkstück bearbeitet“, nennt Rainer Eder-Spendier ein Beispiel. Auch das Entgraten der Werkstücke ist eine solche Aufgabe, die die Roboter in den meisten Zellen übernehmen.

In der Praxis sieht eine der Roboterzellen in Halle 10 beispielsweise so aus: Drei Werkzeugmaschinen des Herstellers Grob verfügen über mehr als 30 Paletten im System und können somit schnell und flexibel auf verschiedene Anforderungen reagieren. Das zu bearbeitende Werkstück wird vom Werker an einem Rüstplatz manuell in eine Spannvorrichtung aufgespannt. Anschließend wird das Bauteil samt Palette und Vorrichtung in die Zelle eingeschleust. Die Verkettung der einzelnen Schritte und den Materialtransport von der Werkzeugmaschine zur Nacharbeitszelle, wo die bearbeiteten Metallteile gefinisht – also etwa entgratet, gebohrt oder mit Helicoils versehen – werden, übernimmt ein KR Fortec. Er fährt die drei Maschinen über eine Lineareinheit an und bringt das gefinishte Teil abschließend zum jeweiligen Werkerplatz zurück.

Ähnlich läuft es in einer anderen Zelle mit zwei Bearbeitungszentren des Herstellers Heller ab. Hier nimmt ein KR Fortec Roboter mithilfe eines pneumatischen Greifers ein auf einem Drehtisch bereitgelegtes Werkstück auf und schleust es in eine der beiden Maschinen ein. Um beide abwechselnd bestücken zu können, ist der Roboter auf einer Lineareinheit verbaut.

Auch eine Werkzeugmaschine der Marke Burkhardt + Weber wird von einem KR Fortec vom Typ KR 500 be- und entladen. Die Werkzeugmaschine, die Schwingen und Karusselle bearbeitet, ist mit einem Doppel-Palettenwechsler ausgestattet: auf einer Palette befinden sich die Spannvorrichtungen für die Schwingen, auf der anderen die Vorrichtungen für die Karusselle. Während der Roboter eine Palette mit einem Werkstück belädt, bearbeitet die Maschine gleichzeitig das auf der anderen Palette eingespannte Werkstück.

„Die Automatisierung stellt eine erhebliche Arbeitserleichterung für die Werker dar, da in den meisten Fällen das manuelle Bestücken der Werkzeugmaschinen mit schweren Werkstücken entfällt“, sagt Rainer Eder-Spendier. Die erfassten Daten – auch die der nicht von Kuka selbst hergestellten Komponenten – werden in der Cloud bereitgestellt. So besteht jederzeit die volle Übersicht und Kontrolle über den laufenden Produktionsprozess, eine höhere Transparenz und eine optimierte Aufgabenplanung.

Mit freundlicher Unterstützung von Kuka