Fachartikel: Flexible Werkstückautomation

Das österreichische Unternehmen Zimm produziert Spindelhubgetriebe in Premiumqualität - und wertet auch die eigene Produktionsumgebung auf. Kürzlich hat das Unternehmen eine vollautomatisierte, modulare Fertigungszelle in Betrieb genommen: umgesetzt von Vischer & Bolli und HBI Robotics, ausgestattet mit zwei Kuka Robotern. Die Zelle entlastet die Mitarbeiter, erhöht die Produktivität und macht das Unternehmen wettbewerbsfähig.
Zimm produziert Spindelhubgetriebe, die z.B. in der Papierindustrie beim Heben 
und Senken großer Papierrollen zum Einsatz kommen.
Zimm produziert Spindelhubgetriebe, die z.B. in der Papierindustrie beim Heben und Senken großer Papierrollen zum Einsatz kommen.Bild: Kuka Deutschland GmbH

Unter der Hebebühne in der Autowerkstatt, zur Überbrückung von Höhenunterschieden in industriellen Förderanlagen oder als Antrieb von Parabolantennen: Die Zimm Spindelhubgetriebe verrichten ihren Dienst meist, ohne dass sie ins Auge fallen. Die Produktion der Getriebe am Hauptsitz im vorarlbergischen Lustenau ist jedoch ein echter Blickfang. Eine Fünfachsen-Fräsmaschine des Herstellers Grob sorgt dafür, dass aus dem Rohmaterial (Aluminium- und Gusswürfel in verschiedenen Größen) hochpräzise Bauteile entstehen. Das Besondere: Die Werkzeugmaschine ist Teil einer modularen Fertigungszelle, in der das Be- und Entladen der Werkstücke und deren anschließende Nachbearbeitung vollautomatisiert mithilfe von zwei Kuka Robotern abläuft.

>>Die Zukunft des Werkzeugmaschinenbaus ist automatisiert<<

Bis vor Kurzem war der Weg zum fertigen Bauteil noch etwas mühsamer. „Beim reinen Palettenhandling wurden bislang meistens Werkstücke manuell auf Paletten gespannt“, erklärt Marcel Haltiner, Leiter Automation bei der Vischer & Bolli GmbH. „Das war zum einen zeitaufwändig, zum anderen auch kostspielig. 50 Maschinenpaletten z.B. kosten schnell 200.000 Euro oder mehr, wobei jede Palette zusätzlich noch eine Spannvorrichtung braucht. Zudem musste immer manuell auf- und abgespannt werden.“

Um die Produktion von Zimm effizienter und produktiver zu gestalten, entwickelten die Unternehmen Vischer & Bolli und HBI Robotics gemeinsam eine Automatisierungslösung. Die modulare Roboterzelle, bestückt mit einem KR Quantec und einem KR Agilus von Kuka, übernimmt nun vollautomatisch Aufgaben, die bislang aufwändig von Hand ausgeführt werden mussten: die Materialzuführung der Fünfachsen-Fräsmaschine, das automatisierte Nachbearbeiten der Werkstücke sowie die Ausgabe der fertigen Getriebekomponenten.

Ein KR Quantec von Kuka entnimmt eine Palette mit Rohlingen, nachdem diese in die Zelle eingeschleust wurde.
Ein KR Quantec von Kuka entnimmt eine Palette mit Rohlingen, nachdem diese in die Zelle eingeschleust wurde.Bild: Kuka Deutschland GmbH

Wirtschaftliche Fertigung ab Losgröße 1

Das Rohmaterial servieren die Mitarbeiter noch buchstäblich auf dem Silbertablett: Statt wie bisher händisch Maschinenpaletten zu bespannen, bestücken die Zimm-Mitarbeiter nun ‚Tablare‘ innerhalb eines Liftsystems. Der 4m hohe Turm nutzt den Raum der Produktionshalle nach oben aus, um Rohmaterial und bearbeitete Endprodukte zu lagern. Darüber hinaus werden auch die Spannvorrichtungen und gegebenenfalls Werkzeuge in dem Liftsystem gelagert. In größeren Hallen lassen sich sogar Liftsysteme mit bis zu 18m Höhe integrieren.

Anschließend beginnt die Tätigkeit der angeschlossenen Roboterzelle. Ein KR Quantec-Roboter vom Typ KR 240 R2900 Ultra entnimmt zunächst die mit Rohteilen bestückten Tablare aus dem Liftsystem und legt sie auf einen Vorsatztisch. Als Nächstes positioniert der Roboter vier Rohteile automatisch 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“, berichtet Marcel Haltiner. „Durch die Beladung der Vorrichtung außerhalb der Maschine vermeiden wir unnötige Stillstandzeiten. Indem der Roboter nur die bestückten Vorrichtungen be- und entlädt, können wir den gesamten Prozess noch effizienter gestalten.“

Hardy Ponudic ist Produktionsleiter bei Zimm in Lustenau, Marcel Haltiner (r.) Leiter Automation bei der Vischer & Bolli GmbH.
Hardy Ponudic ist Produktionsleiter bei Zimm in Lustenau, Marcel Haltiner (r.) Leiter Automation bei der Vischer & Bolli GmbH.Bild: Kuka Deutschland GmbH

Während die Fräsmaschine die vier Werkstücke bearbeitet, bestückt der KR Quantec eine weitere Vorrichtung. Sind die Bauteile von beiden Seiten fertig bearbeitet (der Wendevorgang erfolgt ebenfalls automatisiert), 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. „Der nächste Schritt der Automatisierung sieht vor, dass in einem weiteren Prozessschritt sämtliche Messparameter geprüft werden sollen. Über eine Feedbackschleife zur Fräse lassen sich dann Toleranzabweichungen übermitteln und automatisch korrigieren“, gibt Haltiner weitere Einblicke.

Mannlose Schichten für mehr Wettbewerbsfähigkeit

Hat ein Bauteil alle Schritte durchlaufen, stellt der Kuka Roboter es wieder an seinen Platz auf dem Tablar, das anschließend im Liftsystem geparkt wird. Die Mitarbeiter brauchen auf der anderen Seite lediglich noch die fertigen Produkte zu entnehmen. Für Zimm bedeutet die Roboterzelle eine enorme Weiterentwicklung der Produktionsprozesse. „Die Automatisierung erlaubt es uns unter anderem, in mannlosen Schichten nachts und am Wochenende zu produzieren, was unsere Produktivität und Wettbewerbsfähigkeit erhöht“, bringt es Zimm-Produktionsleiter Hardy Ponudic auf den Punkt. Marcel Haltiner ist überzeugt, dass die Zukunft des Werkzeugmaschinenbaus automatisiert ist – insbesondere beim Teilehandling. Zimm hat diesen Trend erkannt: Die Gespräche für den Bau einer weiteren Roboterzelle laufen bereits.

Mehr Flexibilität

Was vorher mit großem Personal- und Zeitaufwand manuell erledigt werden musste, führen nun die Roboter in der Zelle aus. Durch die Automatisierung lassen sich Mitarbeiter, die bislang hauptsächlich das Magazin der Fräse bestückt haben, in anderen Bereichen einsetzen, wo sie sich auf wertschöpfendere Tätigkeiten konzentrieren können. Zudem erlaubt die Roboterzelle flexibles Arbeiten: Über die Integration einer mobilen Kommunikationslösung lassen sich beispielsweise Meldungen an ein Smartphone schicken. Der alarmierte Mitarbeiter kann dann entscheiden, ob ein Eingreifen notwendig ist.

www.kuka.comde.zimm.com

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