Roboter bauen Roboter

Mit Greifern der Sommer-automatic GmbH aus Ettlingen be- und entlädt ein Kuka-Roboter vom Typ KR 500 hauptzeitparallel eine Werkzeugmaschine MCX 900 der Burkhardt+Weber Fertigungssysteme GmbH aus Reutlingen. Die Werkzeugmaschine bearbeitet im Wechsel die Schwinge und das Karussell von zwei Varianten der Quantec-Serie. Dazu ist die Maschine mit einem Doppel-Palettenwechsler ausgestattet. Eine Palette ist mit Spannvorrichtungen für die Schwinge ausgestattet, die zweite Palette mit den entsprechenden Spannvorrichtungen für das Karussell. Während ein Werkstück in der Maschine bearbeitet wird, fährt die andere Palette komplett aus der Maschine und kann mit einem neuen Werkstück beladen werden. Florian Hofmann, Leiter Zerspanung der Kuka Roboter GmbH in Augsburg und damit für die Produktivität der Teilebearbeitung bei Kuka verantwortlich, ist von der Lösung begeistert: „Unsere Produktivität ist um zehn Prozent gestiegen. Verglichen mit einer konventionellen Lösung können wir jährlich 300 Komponenten mehr bearbeiten.“

Die höhere Produktivität des Bearbeitungszentrums beruht darauf, dass die Anlage einen zu 70 % mannlosen Betrieb und zusätzlich vollautomatische Nachtschichten fährt. Während früher stets ein Bediener je Schicht an eine Anlage gebunden war, wird die Arbeit durch die Automatisierung entzerrt. Der Bediener setzt die Bauteile nicht mehr wie früher aufwendig direkt in die Vorrichtung, sondern auf die einfach gestalteten Aufnahmen der Materialzuführung an den Roboter. Die Materialzuführungen sind als Schwenktische ausgelegt und als siebte und achte Achse in die Robotersteuerung implementiert. Die zwei Materialzuführungen können jeweils acht Teile aufnehmen. Genug, um die Anlage in den mannlosen Schichten für acht Stunden am Laufen zu halten. „Vor der Automatisierung lag der Zeitaufwand für das Aufspannen eines Werkstücks bei maximal einer viertel Stunde“, erklärt Robert Bader, Meister Zerspanung der Kuka Roboter GmbH. „Damals hat der Bediener die schweren Teile mit Unterstützung eines Krans manuell auf den Spanntisch geladen, ausgerichtet und gespannt.“ Der Roboter braucht dafür nur zwei Minuten. Die für den Bediener körperlich fordernde präzise Ausrichtung des Werkstückes entfällt durch die Roboterbeladung. Ebenso wie die Gefahr, die teuren Spannmittel beim Be- oder Entladen mit dem Kran zu beschädigen.

Zusätzlich zu der Zeit, die der Bediener durch die schnellere Beladung des Zuführsystems spart, entfallen für ihn nachgelagerte Tätigkeiten wie das Entgraten der bearbeiteten Werkstücke. Diese Tätigkeit übernimmt ebenfalls der Roboter. Dazu wurde die Anlage mit einem Werkzeugwechselsystem mit drei Modulen ausgestattet. Hierzu zählen jeweils ein Greifer zum Handeln von Schwinge und Karussell sowie eine Bearbeitungsspindel. Mit seinem großen Arbeitsraum und der Armverlängerung erreicht das gewählte Roboter-Modell problemlos die Materialmagazine und den Greiferbahnhof. Kommt ein Bauteil fertig bearbeitet aus der Maschine, wechselt der Roboter in den Bearbeitungsmodus. Dazu tauscht er seinen Handlingsgreifer gegen die Bearbeitungsspindel und holt damit aus dem Werkzeugmagazin das entsprechende Werkzeug. In dem Werkzeugbahnhof ist Platz für zehn Werkzeuge. Derzeit sind fünf Plätze mit verschiedenen Bürsten und Entgratwerkzeugen belegt. Somit ist noch Platz für weitere Werkzeuge und damit zusätzliche Aufgaben des Roboters vorhanden.

Um das Einrichten und Programmieren des Roboters zu erleichtern, hat KUKA auf seiner Steuerung einen kompletten CNC-Kern implementiert und die Software KUKA.CNC entwickelt. Mit dem Programmpaket ist es möglich, die Bewegung des Roboters komplett in DIN 66025 beziehungsweise G-Code zu programmieren. Programme von der Werkzeugmaschine können somit ohne Postprozessor (Übersetzung in Robotersprache) auf der Kuka-Steuerung eingesetzt werden. Das hat noch den zusätzlichen Vorteil, dass Funktionen aus der CNC-Welt wie zum Beispiel Werkzeugkorrekturen und Schwesterwerkzeuge problemlos genutzt werden können. Florian Hofmann blickt entspannt in die Zukunft. „Wir gehen von einer Amortisation innerhalb von 2,6 Jahren aus. Abgesehen davon möchten wir die Nebenzeiten noch stärker nutzen, indem wir Aufgaben von der Werkzeugmaschine abziehen und sie dem Roboter übertragen. Beispiele hierfür sind die Bohrungen an der Schwinge und am Karussell. Dadurch werden wir die Amortisation noch schneller realisieren können.”

Jürgen Warmbold, Fachjournalist in Martfeld