Entgraten mit Gefühl und Kraft

Im Werk Rottweil stellt der Automobilzulieferer Mahle Kolben für Verbrennungsmotoren her. Das Werk ist zugleich die größte Produktionsstätte von Mahle in Europa. Bei den Stahlkolben gibt es im Wesentlichen zwei Bauarten: Der Ferrotherm-Kolben mit Stahlkopf und Aluminiumschaft und der Monotherm-Kolben, der komplett aus Stahl hergestellt ist. Seit dem Start der Serienfertigung vor zehn Jahren hat Mahle bereits mehrere Millionen Monotherm-Kolben produziert. Bislang wurden die Kolben auf zwei voll automatisierten Fertigungslinien produziert. Mit einer weiteren Bearbeitungslinie für hochbelastete Stahlkolben in Dieselmotoren, die im Januar 2010 in Betrieb ging, hat das Unternehmen in ein zukunftsorientiertes Produkt investiert.

Auf der neuen Linie lassen sich Stahlkolben mit einem Durchmesser bis 150 mm und einem Rohteilegewicht bis 11 kg bearbeiten. Die komplette Linie setzt sich aus mehreren Bearbeitungszentren, Sondermaschinen, Roboterzellen, Automationsbändern und Prüfeinrichtungen zusammen. Für die Planung der Roboterzellen war die WMS-engineering GmbH zuständig. Die Firma mit Sitz im südbadischen Klettgau ist ein Spezialist für das Entgraten von Werkstücken.

In der Produktionslinie arbeiten diverse Industrieroboter von ABB. Das Modell IRB 6620 kommt in der Palettierzelle zum Einsatz, die Roboter vom Typ IRB 2400 und IRB 4400 arbeiten in den Handlingzellen. Gegenüber den bisherigen Fertigungslinien, die jeweils über eine eigenständige Entgratzelle verfügen, erledigen in der neuen Linie die Handlingroboter zwischen dem Be- und Entladen der Bearbeitungszentren quasi nebenbei auch die meisten Entgratungsarbeiten.

„Wir hatten ABB-Roboter vorgeschlagen, weil sie sich aufgrund ihrer Steifigkeit und Programmierbarkeit gut für diese Arbeiten eignen“, sagt Bernd Borrmann, Betriebsleiter bei WMS. „Eine hohe Steifigkeit ist wichtig, um die auftretenden Bearbeitungskräfte aufnehmen und trotzdem die Kanten präzise abfahren zu können.“ Die erzielten Bearbeitungsqualitäten sind aus Sicht von Borrmann die besten für den Bereich Entgraten.

Die Kolbenrohlinge werden in Systemverpackungen angeliefert und auf zwei Palettenplätzen in die Depalettierzelle eingestellt. Mit einem Kombigreifer entnimmt der Depalettierroboter die Rohlinge und hängt sie mit dem vorgebohrten Bolzenloch auf den Pin (Stange) der Transportpaletten ein. In der ersten Handlingzelle führt der Roboter ausschließlich Be- und Entladetätigkeiten durch. In den darauf folgenden Handlingzellen werden die Teile zwischen den Bearbeitungsprozessen der Dreh- und Fräsmaschinen von den Robotern noch zusätzlich entgratet.

In der ersten Handlingzelle wird ausschließlich die Vorbearbeitung durchgeführt. Der IRB 2400 platziert die Rohlinge an den Pick & Place-Plätzen der Maschinen und holt die bearbeiteten Teile ab. In den folgenden Zellen führen die Roboter neben dem Teilehandling zusätzlich noch Entgratarbeiten durch. In der letzten Handlingzelle ist ein IRB 4400 mit größerer Reichweite im Einsatz. Nachdem der Roboter den Kolben aus der Bearbeitungsmaschine entnommen hat, setzt er ihn zum Messen ab. Innerhalb der Palettierzelle werden zudem die Feinbearbeitung der Teile und eine Qualitätskontrolle durchgeführt. Die Feinbearbeitung der Außendurchmesser und des Bolzenlochs wird auf einer Feinbohrmaschine von Mahle durchgeführt. „Dabei geht es um Toleranzen im Mikrometerbereich“, so Reiner Müller, Mahle-Projektleiter für die neue Linie. „Das ist das spezifische Know-how unseres Unternehmens.“

Bettina Neubauer Mitarbeiterin bei ABB in Friedberg

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Zur Teilnahme am „Robotik-Award“ sind technische Innovationen und Lösungen zugelassen. Hierzu zählen zum Beispiel Verfahren, Softwarekomponenten oder Bauteile als Bestandteil der technischen Neuerung. Falls die Lösung nicht komplett neu ist, muss sie seit der letzten Präsentation signifikant weiterentwickelt worden sein. Die Innovation kann sich bereits in der industriellen Erprobung befinden. Die technische und ökonomische Umsetzung muss innovativ sein und industrielle und gesellschaftliche Bedürfnisse befriedigen.

Der „Robotik Award“ ist mit einer Freifläche auf der Hannover Messe 2011 und einer ganzjährigen Präsentationsfläche innerhalb der Robotation Acadamy dotiert. Darüber hinaus wird eine Reportage in der Fachzeitschrift Industrieanzeiger veröffentlicht. Zudem gibt es eine ganzjährige Internetpräsenz bei der Hannover Messe und dem Industrieanzeiger. Der Award wird am ersten Messetag, dem 4. April 2011, verliehen.