Mit einem Industrieroboter automatisierte Insys das Beschicken und Entnehmen von Teilen an einem Bearbeitungszentrum bei Gloor. Der Roboter muss dabei mit sechs Produktvarianten klar kommen.
Edgar Grundler ist Journalist in Allensbach
Mit einem relativ hohen Automatisierungsgrad lassen sich auch in einem Hochlohnland mechanische Teile wirtschaftlich in Serie fertigen – eine objektive und ganzheitliche Betrachtung vorausgesetzt. Das setzte sich die Gebr. Gloor AG im schweizerischen Burgdorf zum Ziel, als sie eine zukunftsorientierte Produktionsanlage für die von ihr gefertigten Schweißgas- und Druckreguliertechnik-Komponenten plante. Dabei wurden sowohl die Art der mechanischen Bearbeitung überdacht als auch der ganze Prozessablauf inklusive Werkstück-Handling analysiert und auf einen optimalen Ablauf ausgerichtet.
Die praxisgerechte Formel lautet: hochproduktive Bearbeitungssysteme plus spezielle Werkzeuge plus robotergestütztes Werkstück-Handling plus Integration weiterer Arbeitsinhalte plus Materialfluss gleich höhere Wirtschaftlichkeit. Zwei Partner wählte Gloor für die Realisierung der Fertigungszelle: Mikron SA, Agno/Schweiz als Lieferant des Multistep-Bearbeitungssystems und die Insys Industriesysteme AG, Worblaufen/Schweiz, die für die Automatisierung der Be- und Entladevorgänge sowie weiterer Funktionen zuständig war.
Beim Auslegen des Bearbeitungssystems, der Werkzeuge, der Aufnahmen für die Werkstücke, einer Zentriervorrichtung für die Werkstücke sowie der Wahl des Roboters und seines Greifers mussten sechs Produktvarianten berücksichtigt werden. Ausgehend von der Leistungsfähigkeit des Bearbeitungssystems forderte der Auftraggeber je nach Beschaffenheit der Teile und Arbeitsinhalten eine Taktzeit von 40 bis 80 s. Im Mehrschichtbetrieb und vor allem nachts sollte die vollautomatische Fertigung von Standardteilen aus und wieder in den Puffer erfolgen. So lässt sich im vollautomatischen Betrieb das Störfall-Risiko so gering wie möglich halten. Zudem forderte Gloor, dass Mitarbeiter das Bearbeitungszentum tagsüber für die Fertigung von kritischen Exoten auch manuell beschicken können.
Je nach Größe und Arbeitsinhalt der sechs verschiedenen, komplett zu bearbeitenden Werkstücke kann die Anlage 8 bis 10 h autonom arbeiten. Die Rohteile werden in Palettenstapeln im Arbeitsbereich des Kuka-Industrieroboters KR 15 bereit gestellt. Der Roboter greift ein Werkstück, setzt es zunächst in eine Zentriervorrichtung, nimmt das ausgerichtete Werkstück auf und übergibt es in die Spannvorrichtung der Multistep-Werkstückaufnahme. Nach dem Bearbeiten entnimmt er das Fertigteil aus der Aufnahme, reinigt es auf Wunsch in einem Waschbehälter vor und legt es wieder in der Palette ab. Zusätzlich zum Teilehandling wechselt der Roboter noch die Paletten und setzt die Luftdüse zum Reinigen der Spannvorrichtung ein.
Aufgrund der verschieden großen Werkstücke ergeben sich trotz einheitlicher Palettenhöhe Stapelhöhen zwischen 560 und 728 mm. Entsprechend variiert auch die Anzahl der Paletten in einem Stapel zwischen 10 und 13 sowie die der Werkstücke zwischen 45 und 80. Da der Industrieroboter für eine Traglast von maximal 15 kg ausgelegt ist, dürfen die Paletten samt Werkstücken höchstens 10 bis 12 kg wiegen. Trotz dieser unterschiedlichen Parameter büßt der Roboter nichts von seiner Dynamik und Positionier-/ Wiederholgenauigkeit ein. Bei Gloor hat sich dadurch der Produktionsdurchlauf deutlich vereinfacht.
Nimmt man nun noch die integrierten Funktionen oder zusätzlichen Arbeitsinhalte hinzu, lässt sich schnell ausrechnen, welcher Aufwand dafür bei einer konventionellen manuellen bis halbautomatischen Fertigung betrieben werden müsste.
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