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Robuster Bote zwischen den Anlagen

Kuka-Roboter verkettet Bearbeitungszentren beim Maschinenbauer Merz
Robuster Bote zwischen den Anlagen

Beim Maschinenfabrikanten Merz im schwäbischen Hechingen verbindet ein Roboter von Kuka vier Bearbeitungszentren. Mit der Lösung lassen sich auch kleine Fertigungsgrößen im Dreischichtbetrieb automatisieren.
Der Mittelstand ist das Rückgrat der deutschen Wirtschaft. Viele kleine und mittlere Unternehmen im Land sind Traditionsbetriebe und Weltmarktführer auf ihrem Gebiet. Ein typischer Vertreter dieser „Hidden Champions“ ist der Maschinenbauer Merz aus dem schwäbischen Hechingen. Das im Jahr 1900 gegründete Unternehmen hat sich auf die Produktion von Einzylinder-Rundstrickmaschinen mit kleinen Nenndurchmessern spezialisiert, mit denen medizinische Strümpfe und Kompressionsartikel hergestellt werden.
Um auch in Zukunft wettbewerbsfähig zu bleiben, hat sich die Geschäftsführung entschieden, vier Bearbeitungszentren in der Produktion zu automatisieren. Die Ziele waren dabei klar gesteckt: Die Schwaben wollten mit der Investition Qualität, Flexibilität und Produktivität erhöhen, die Ausfallzeiten minimieren und die Lieferzeiten verkürzen. Gelungen ist das am Ende mit dem Roboter vom Typ KR 500 R2830 F (Foundry) aus der Baureihe KR Fortec des Herstellers Kuka. Seit rund einem Jahr verkettet das Modell vier Beladungszentren, befüllt und entleert die Rüstplätze und sorgt für eine optimale Auslastung der Werkzeugmaschinen.
Für die Umstellung der Produktion auf eine automatisierte Lösung beauftragte der Maschinenbauer die beiden Integratoren Soflex Fertigungssteuerung und WBT Automation. Die Kernkompetenz der 1984 gegründeten Firma Soflex aus Rottenburg ist die Umsetzung von Leitsystemen für flexible Fertigungsanlagen mit mittleren Stückzahlen bis zur Losgröße 1 bei großer Teilevielfalt. Von den Erfahrungen der Spezialisten aus Rottenburg profitieren Kunden aus dem Maschinenbau, dem Automobil- und Flugzeugbau sowie den Bereichen Energie- und Kunststofftechnik. Auch Unternehmen aus der optischen Industrie gehören zum Kundenkreis von Soflex. Die WBT Automation wurde 2014 in Spaichingen gegründet und unterstützt den Maschinen- und Werkzeugbau, die Chirurgie- und Medizintechnik sowie die Automobilindustrie und deren Zulieferer. Das Spektrum reicht von der Fertigung über die Montage bis zur Prüftechnik.
Die Automatisierung der vier Bearbeitungszentren des Herstellers DMG Mori sollte trotz der kleinen Losgrößen einen Betrieb rund um die Uhr an sieben Tagen in der Woche sicherstellen. Zudem war die bedienerfreundliche Integration der automatisierten Anlage in die IT-Landschaft von Merz gefordert. Des Weiteren waren die ergonomischen Anforderungen an den Rüststationen klar definiert und vorgegeben. Die beiden Integratoren entschieden sich daher für eine roboterbasierte Lösung. „Wenn Maschinen- und Rohmaterialpaletten von unterschiedlicher Größe und Gewicht gehandhabt werden sollen, dann sind Roboter einfach die flexibelste Technik“, so WBT-Chef Joachim Burkert. Als Vorbild für die Automatisierung bei Merz diente ein Referenzprojekt von Soflex. Dabei handelt es sich um ein Produktionssystem, das Maschinenpaletten und eingelagertes Rohmaterial zur Weiterverarbeitung bereitstellt.
Für die anstehende Aufgabe ist das Modell KR 500 R2830 des Herstellers Kuka wie geschaffen, so der Hersteller. Das Gerät ist konzipiert für schwere Traglasten. Um den Arbeitsraum maximal auszuweiten, wurde der Roboter mit einer 18 m langen Lineareinheit des Typs KL 1500-3 kombiniert, die ebenfalls von Kuka stammt. Im Mittelpunkt der Anlage steht der Roboter, der sich auf der Lineareinheit bewegt und dabei vier nebeneinander stehende Fertigungsanlagen bedient. Die Kernaufgabe des Roboters ist das Beladen und Entladen der Rüstplätze, an denen die Maschinenpaletten mit den entsprechenden Werkstücken und Rohmaterialien bestückt werden.
Der Roboter nimmt dabei eine entscheidende Rolle im Fertigungsprozess ein und ist das Bindeglied zwischen den Fertigungszentren. Er übernimmt den automatischen Transport der Maschinen- und Rohmaterialpaletten zwischen den Rüstplätzen, Lagerbereichen und den Bearbeitungsmaschinen. Dadurch können die vier Bearbeitungszentren automatisch rund um die Uhr arbeiten. Zusätzlich wurde das Leitsystem von Soflex in das IT-Firmennetzwerk integriert. „Die Geschäftsführung von Merz wünschte sich die Einbindung der Anlage in den innerbetrieblichen Informationsfluss, um eine automatische Bereitstellung der NC- und Werkzeugdaten für die Maschinen zu gewährleisten“, erklärt Franz Klaiber. Das ist nach Ansicht des Soflex-Geschäftsführers ein wesentlicher Bestandteil, um unnötige Stillstandszeiten zu vermeiden und die maximale Produktivität zu erreichen.
Mitarbeiter kommen mit dem stählernen Kollegen gut zurecht
Der Kuka-Roboter aus der Schwerlastserie bietet bei einer maximalen Traglast von 500 kg eine Reichweite bis zu 2,8 m. Das ist laut Hersteller ein außergewöhnlich großer Arbeitsraum mit einer beträchtlichen Länge der Referenz-Schwerpunktabstände. Dank der kompakten Bauform ohne Störkonturen lässt sich das Modell in engen Zellen, aber auch in neuen Zellenkonzepten einsetzen. In der speziellen Foundry-Ausführung ist der Roboter für Anlagen mit hohem Verschmutzungsgrad und hohen Temperaturen gerüstet. Das Modell inklusive der Hand besitzt eine mehrschichtige Lackierung mit guter Endhärte, die sich durch Schlagzähigkeit und Abriebfestigkeit auszeichnet. Die Lackierung ist gegen verdünnte Säuren und Laugen chemisch resistent und kurzfristig auch temperaturbeständig. Schließlich sind alle Roboter der Serie auch für den Einsatz auf Lineareinheiten optimiert. Die bei Merz eingesetzte Lineareinheit ist speziell für hohe Traglasten konzipiert. Die translatorische Bewegungseinheit vergrößert zudem den Arbeitsraum des Roboters. Die Fahrachse ist besonders dafür geeignet, Werkstücke oder Werkzeuge innerhalb des Arbeitsbereichs des Roboters zu bewegen – etwa zur Bestückung mehrerer Maschinen.
Die gute Zusammenarbeit zwischen den beiden Integratoren war schließlich entscheidend für eine schnelle und erfolgreiche Fertigstellung der Anlage. „Zusammen mit Soflex haben wir frühzeitig gemeinsame Schnittstellen und einzelne Arbeitsbereiche definiert“, bilanziert WBT-Chef Burkert. „Außerdem haben wir die Software und das Robotersystem vor Inbetriebnahme ausgiebig getestet.“ Nach kurzer Einarbeitungszeit kamen die Mitarbeiter mit dem neuen stählernen Kollegen gut zurecht. Über ein Touchpanel können sie heute alle erforderlichen Befehle und Aufgaben ohne spezielle Roboterkenntnisse direkt erteilen. „Unseren Service konnten wir durch kürzere Lieferzeiten und bessere Termintreue deutlich aufwerten“, erklärt Siegfried Carl Keck, Geschäftsführer von Merz Maschinenbau. „Die roboterbasierte Lösung trägt außerdem zu einer besseren Maschinennutzung bei und erhöht die Qualität unserer Produkte“. Zudem werden laut Keck die internen Abläufe verbessert und auf die Anforderungen von Industrie 4.0 vorbereitet. (ub)
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