Die Spindelhubgetriebe des österreichischen Herstellers Zimm kommen meist im Verborgenen zum Einsatz, ohne dass sie groß ins Auge fallen. Zum Beispiel unter der Hebebühne in einer Autowerkstatt, in industriellen Förderanlagen für die Überbrückung von Höhenunterschieden oder als Antrieb von Parabolantennen.
Die Produktion der Getriebe am Hauptsitz des Unternehmens im vorarlbergischen Lustenau ist jedoch ein echter Blickfang. Hier entstehen mit Hilfe einer Fünfachs-Fräsmaschine des Herstellers Grob die hochpräzisen Bauteile aus dem Rohmaterial, sprich aus einfachen Alu- und Guss-Würfeln in verschiedenen Größen. Das Besondere an der Anlage ist, dass die Werkzeugmaschine Teil einer modularen Fertigungszelle ist, in der die Werkstücke mit zwei Robotern des Herstellers Kuka automatisch beladen, entladen und nachbearbeitet werden.
Bis vor kurzem war der Weg zum fertigen Bauteil noch sehr viel mühsamer, denn die Werkstücke wurden in der Regel manuell auf die Paletten gespannt. „Das war alles sehr zeitintensiv und kostete deswegen viel Geld“, versichert Marcel Haltiner, Leiter Automation bei der Vischer & Bolli GmbH, die zusammen mit HBI Robotics die Inbetriebnahme der modularen Fertigungszelle umgesetzt haben. „Fünfzig Maschinenpaletten zum Beispiel kosten schnell mal 200.000 Euro, wobei jede Palette zusätzlich eine Spannvorrichtung braucht und zudem alles immer von Hand auf- und abgespannt werden musste.“
Um die Produktion bei Zimm effizienter und produktiver zu gestalten, entwickelten die Unternehmen Vischer & Bolli und HBI Robotics gemeinsam eine Automatisierungslösung. Eine modulare Roboterzelle, bestückt mit einem KR Quantec und einem KR Agilus von Kuka, übernimmt dabei alle Aufgaben, die bislang aufwendig von Hand ausgeführt werden mussten. Hierzu gehören die Materialzuführung für die Fräsmaschine, die Nachbearbeitung der Werkstücke und die Ausgabe der fertigen Getriebekomponenten.
Das Rohmaterial servieren die Mitarbeiter des Spindelhubgetriebe-Spezialisten im übertragenen Sinne auf einem Silbertablett. Sie bespannen nicht mehr wie früher manuell die Maschinenpaletten, sondern bestücken nun die Tablare in einem Liftsystem. Der 4 m hohe Turm, der bei Bedarf bis zu 18 m hoch werden kann, nutzt den Raum der Produktionshalle nach oben aus, um Rohmaterial und bearbeitete Endprodukte zu lagern. Auch die Spannvorrichtungen und Werkzeuge werden darin abgelegt. Nach der Übergabe des Rohmaterials durch die Mitarbeiter beginnt der Arbeitsbereich der angeschlossenen Roboterzelle.
Ein Roboter KR Quantec vom Typ KR 240 R2900 Ultra entnimmt zunächst die mit Rohteilen bestückten Tablare aus dem Liftsystem und legt sie auf einem Vorsatztisch ab. Anschließend positioniert der stählerne Werker vier Rohteile in einer Vorrichtung und setzt diese in die Fräsmaschine ein. „Die Maschine kann etwa 30 verschiedene Bauteile in Losgrößen zwischen eins und 200 aus Aluminium und Gusseisen fertigen“, erklärt Marcel Haltiner. „Durch die Beladung der Vorrichtung außerhalb der Maschine vermeiden wir unnötige Stillstandzeiten.“ Da nun der Roboter die bestückten Vorrichtungen handhabt, sei der gesamte Prozess natürlich viel effizienter geworden.
Während die Fräsmaschine die vier Werkstücke bearbeitet, bestückt der Roboter die nächste Vorrichtung. Parallel werden die Bauteile in der Maschine auf einer Seite bearbeitet und automatisch gewendet, wenn diese Phase abgeschlossen ist. Sind die Bauteile schließlich von beiden Seiten fertig bearbeitet, legt sie der Roboter auf dem Nachbearbeitungsplatz in der Zelle ab. Dort entgratet und reinigt sie ein KR Agilus vom Typ KR 10 R900–2. Der Leitrechner der Roboterzelle übernimmt dabei die gesamte Logistik. Die Automatisierung soll schon bald durch einen weiteren Prozess-Schritt ergänzt werden, bei dem alle Messparameter geprüft werden. „Über eine Feedback-Schleife zur Fräse lassen sich dann Toleranzabweichungen übermitteln und automatisch korrigieren“, ist sich Marcel Haltiner sicher.
Hat ein Bauteil alle Schritte durchlaufen, sortiert der Roboter es wieder auf seinen Platz auf dem Tablar, das anschließend im Liftsystem geparkt wird. Die Mitarbeiter müssen auf der anderen Seite der Automationszelle nur noch die fertigen Produkte entnehmen. Deswegen ist die neue Lösung für die Österreicher eine enorme Weiterentwicklung in der Produktion. „Durch die Automatisierung können wir jetzt mit mannlosen Schichten in der Nacht und am Wochenende produzieren“, freut sich Hardy Ponudic, Produktionsleiter bei Zimm. „Das erhöht natürlich unsere Produktivität und steigert die Wettbewerbsfähigkeit.“ Was vorher mit großem Personal- und Zeitaufwand manuell erledigt werden musste, führen nun die Roboter in der Zelle aus. „Dadurch werten wir auch die Arbeitsplätze auf, weil unsere Mitarbeiter nun zu Roboterbedienern weitergebildet werden“, betont Ponudic.
Wegen des aktuellen Fachkräftemangels wird es auch für Zimm immer schwerer, qualifizierte Mitarbeiter zu finden. Die Automatisierung schafft hier Abhilfe, denn Werker, die bislang hauptsächlich das Magazin der Fräse bestückt haben, können nun intern in anderen Bereichen eingesetzt werden, wo sie sich auf wertschöpfende Tätigkeiten konzentrieren können. Fachkräfte von außen sind nur bedingt notwendig. „Die Lösung läuft weitgehend ohne menschliches Zutun und entlastet die Mitarbeiter von eintönigen Aufgaben, die keiner wirklich gern gemacht hat“, ergänzt Marcel Haltiner. „Das Ein- und Ausspannen von Werkstücken gehört definitiv dazu.“ Inzwischen wurde zusätzlich eine mobile Kommunikationslösung installiert, mit der sich zum Beispiel Meldungen an ein Smartphone schicken lassen. Der alarmierte Mitarbeiter kann dann selbst entscheiden, ob er eingreift oder nicht.
Alle Prozesse innerhalb der Zelle werden über einen Leitrechner gesteuert, der in das interne ERP-System integriert werden kann. Die Steuerung übernimmt unter anderem die Auftragsverwaltung und die Koordination der Werkstücke, steuert die Peripheriegeräte und liefert Informationen zu laufenden und anstehenden Prozessen. Da die Zelle modular aufgebaut ist, sieht Marcel Haltiner nahezu unbegrenzte Möglichkeiten für deren Einsatz – sei es im Maschinen- und Anlagenbau, im Werkzeug- und Formenbau, in der Medizintechnik oder im Automotive-Bereich.
„Im Prinzip bieten wir die Möglichkeit für den Einstieg in die Automatisierung für alle Zerspaner“, so Haltiner. Der Leiter Automation bei Vischer & Bolli ist davon überzeugt, dass sich der Werkzeugmaschinenbau in Zukunft immer mehr automatisieren wird. Darin seien auch jene manuellen Handgriffe eingeschlossen, die sich bislang dieser Entwicklung entzogen haben. Das betrifft seiner Ansicht nach vor allem das Handling von Teilen. „Ich sehe da aus Gründen der Wirtschaftlichkeit keine andere Möglichkeit“, betont Haltiner. Zimm jedenfalls habe diesen Trend erkannt, denn Gespräche für den Bau einer weiteren Roboterzelle laufen bereits. (us)
Kontakt:
KUKA Deutschland GmbH
Zugspitzstraße 140
86165 Augsburg
Tel. +49 821 79750
Aus Werkern werden Roboterbediener
Es gibt Handgriffe in der Produktion, die sich hartnäckig einer Automatisierung entziehen. Dazu gehören vor allem Handling-Aufgaben wie die Bestückung einer Maschine. Mit der Unterstützung von Profis lassen sich solche Automatisierungs-Lücken jedoch meist schließen. Und es gibt dabei in der Regel einen erfreulichen Nebeneffekt, denn die internen Arbeitsplätze werden aufgewertet und aus den Mitarbeitern werden Roboterbediener.
