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Gemeinsam stark

Eine der aktuellen Innovationen im Siemens-Werk Bad Neustadt ist eine autark arbeitende Dreh-Bohr-Zelle für die Herstellung von Lagerkappen. Ihre Besonderheit: KUKA-Roboter und Bearbeitungszelle werden beide über ein und dieselbe CNC gesteuert.

Roboter und CNC

Zusammen haben Anwender, Roboter und Steuerungs-spezialisten die automatisierte Fertigungszelle umgesetzt

Wie lassen sich Handlingroboter einfach und effizient in der Kombination mit CNC-Maschinen nutzen? Ein Beispiel dafür liefert Peter Zech, Leiter Druckguss und Sondermaschinenbau in Bad Neustadt, der gemeinsam mit seinen Mitarbeitern die spanende Fertigung von Lagerschilden und Abdeckkappen auf einer Dreh- und einer Bohrmaschine erneuert hat. Er erklärt: „Die Teilequalität der alten Anlage war noch gut, aber sie war nicht mehr produktiv genug. Die Verfügbarkeit ließ zu wünschen übrig und die Bohrstation musste manuell bestückt werden - eine sehr monotone Arbeit.“

Runderneuerte Drehmaschine mit Bohrstation kombiniert

Während die Dreharbeiten an einem neuen Rohling laufen, legt der Roboter das fertig gedrehte Bauteil in die Bohrstation.

In der Diskussion stand zunächst ein neues Drehzentrum, mit dem der gesamte Prozess abgedeckt werden sollte. Aber die Mehrfachbohrungen, die eine separate Bohrstation in einem Arbeitsgang erledigt, führten hier zu überlangen Durchlaufzeiten und die Anschaffungskosten waren deutlich zu hoch. Alternativ wurde überlegt, die bis dato eingesetzte Index GE42 durch eine neue Drehmaschine zu ersetzen. Letztlich erwies sich aber ein Retrofit mit neuen SINAMICS-/ SIMOTICS-Antrieben und  SINUMERIK- Steuerungstechnik als beste Lösung. Die Gründe dafür nennt Volker Ress, Meister Druckguss: „Die mechanische Qualität und Präzision der GE42 entspricht nach der Generalüberholung genau unseren Bedürfnissen. In Summe hat diese Variante deutlich weniger gekostet als eine neue Maschine.“

Das Retrofit der Drehmaschine allein stellte Peter Zech und Volker Ress aber nicht zufrieden. Ihr Plan: In einer autarken Dreh-Bohr-Zelle übernimmt ein flexibler Roboter das komplette Teilehandling – vom eingehenden Bandsystem bis zur Ablage des fertigen Bauteils. Bei der Auswahl der Robotertechnik kristallisierte sich der KR Agilus von KUKA als beste Lösung heraus. „Die Bewegungen können andere Roboter zwar auch ausführen“, bestätigt Peter Zech, „aber die Qualität von KUKA ist anerkannt hoch. Und die nahtlose Integration der Robotik in die Werkzeugmaschinenumgebung ist einzigartig. Möglich macht dies die Kombination des KUKA-Roboters mit einer  SINUMERIK 840D sl.“

CNC steuert Roboter

Run MyRobot / Handling is awesome. It means we can control the KUKA robot with Sinumerik Operate on our normal panel or with the HT8 Handheld Terminal

Basis dieser Lösung ist die von Siemens- und KUKA-Ingenieuren gemeinsam entwickelte Softwareschnittstelle Run MyRobot / Handling. Deren großes Plus: Bei den Maschinenbedienern werden Berührungsängste abgebaut. Das bestätigt Martin Leutbecher, Mechatroniker und Instandhalter: „Run MyRobot / Handling ist genial. Dadurch können wir den KUKA-Roboter mit  SINUMERIK Operate an unserem normalen Panel oder mit dem Handheld Terminal HT8 steuern. Wir müssen nicht mit einer zusätzlichen Robotersteuerung umgehen, die anders aufgebaut und für uns alle ungewohnt ist.“ So konnte der komplette Fertigungsablauf von Roboter und Bearbeitungsmaschine offline programmiert werden – ohne Verfügbarkeitsverluste der Dreh-Bohr- Zelle. Für Tätigkeiten wie Einrichten, Teachen und Freifahren des Roboters kommt das HT8 als zentrale Bedieneinheit zum Einsatz. Timo Rössler, Fertigungstechnologe Zerspanung, nennt einen weiteren Pluspunkt: „Bediener können die Fertigungszelle jederzeit gefahrlos betreten – auch während sie den Roboter steuern.“ Das garantiert das in der  SINUMERIK-CNC integrierte Feature Safety Integrated. Die Funktion stellt sicher, dass sich der Roboter nur in kontrollierter Geschwindigkeit bewegt.

Bearbeitungszelle läuft vollautomatisch

Die Dreh-Bohr-Zelle produziert im Schnitt rund 400 bis 500 gleiche Bauteile pro Schicht wie Lagerkappen und Getriebe-deckel

Einmal eingestellt, produziert die Dreh-Bohr-Zelle in zwei Schichten Serien mit durchschnittlich 400 bis 500 Bauteilen. Dann wird das Produkt gewechselt. „So halten wir die Bestände optimal“, erklärt Rössler. Das Zuführband nimmt etwa 70 Rohlinge auf. Genug, um die Anlage für zwei bis drei Stunden autark laufen zu lassen. In dieser Zeit kümmert sich der Bediener um zwei weitere Fertigungslinien und übernimmt stichprobenartige Qualitätskontrollen. Nach dem Befüllen mit Rohlingen läuft die Bearbeitungszelle vollautomatisch: Ein Visionsystem erfasst den Rohling und gibt das Lagesignal an den Roboter weiter. Dieser greift auf Basis der Lageinformationen das Bauteil so, dass er es stets in der richtigen Orientierung an die Index GE42 übergeben kann. Wenn die Drehmaschine öffnet, nimmt er zuerst mit der Rückseite des Wechselgreifers das fertig gedrehte Bauteil ab und übergibt anschließend den Rohling. Das gedrehte Werkstück reicht der Roboter an die Bohrstation weiter, die dann in einem Arbeitsgang mehrere Bohrungen oder Gewinde erzeugt. Schließlich legt der Roboter das fertig bearbeitete Bauteil ab und nimmt den nächsten Rohling vom Band – so geht es weiter bis zum Produktwechsel.

Ein gutes Team

Run MyRobot / Handling macht aus Bediener, Werkzeugmaschine und Roboter ein gutes Team. Das Erfolgsgeheimnis: Die Bediener, meist Zerspanungsmechaniker, können zwei grundverschiedene Technologien über die gewohnte  SINUMERIK-CNC bedienen.