Gemeinsam sind sie stark

Mit innovativen Fertigungsprozessen schafft es das Siemenswerk in Bad Neustadt, die Ausbringungsmenge seiner Elektromotoren regelmäßig zu steigern. So übernimmt beispielsweise eine autark arbeitende Dreh-Bohr-Zelle die Herstellung diverser Komponenten wie Lagerkappen und Flansche. Besonders interessant: Das Handling der Teile erledigt ein Kuka-Roboter, der über die gleiche HighEnd-CNC des europäischen Marktführers gesteuert wird wie die Bearbeitungsmaschinen.

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Die Elektromotoren des Siemens-Werks Bad Neustadt kommen in verschiedensten Werkzeug-, Produktionsmaschinen und Robotern zum Einsatz. Werkleiter Peter Deml legt besonders großen Wert darauf, die Leistungsfähigkeit seiner Produkte durch Innovationen ebenso ständig zu verbessern wie die Abläufe und Prozesse am Standort. Steigende Werte in Verkauf und Ausbringung bei konstanten Mitarbeiterzahlen sind der beste Beweis.

Entscheidend dafür ist zum einen die hohe Kompetenz der Entwickler und Konstrukteure, die mit innovativen Ideen die Leistungsfähigkeit und den Energiehaushalt der Servo- und Asynchronmotoren des Standorts ständig verbessern. Zum anderen gelingt es den Führungskräften und Mitarbeitern der Produktion, kontinuierlich die Produktivität zu steigern und durch das Anwenden von Lean-Prinzipien und intelligenten Automatisierungslösungen wettbewerbsfähig zu bleiben.

Das heißt, die rund 80 CNC-Werkzeugmaschinen des Standorts werden nicht bedingungslos vollautomatisiert. Vielmehr achten die Verantwortlichen darauf, wandlungsfähige Strukturen und Prozesse einzuführen, die es ermöglichen, sich schnell auf ändernde Rahmenbedingungen – wie neue Produkte oder Volumenschwankungen – einzustellen.

Dessen bewusst, hat Peter Zech, Leiter Druckguss und Sondermaschinenbau, im Jahr 2014 gemeinsam mit seinen Mitarbeitern einen Teilbereich der Fertigung erneuert, in dem unter anderem kleinere Lagerschilde und Abdeckkappen für Elektromotoren auf einer Dreh- und einer Bohrmaschine spanend bearbeitet werden. Er erklärt: „Die Teilequalität der alten Anlage war zwar noch gut, aber nicht mehr produktiv genug. Zum einen ließ die Verfügbarkeit zu wünschen übrig, zum anderen musste die Bohrstation von einem Mitarbeiter manuell bestückt werden – eine monotone Arbeit.“

Auf der Suche nach der besten Lösung diskutierten die Beteiligten viele Ideen und prüften sie auf Wirtschaftlichkeit. So stand unter anderem ein neues Drehzentrum mit angetriebenen Werkzeugen zur Debatte, das den gesamten Prozess abdecken kann. Problem: Die Durchlaufzeit wäre zu lang, weil meist Mehrfachbohrungen gefordert sind, die eine separate Bohrstation in einem Arbeitsgang erledigt. „Zudem liegt der Preis für in Frage kommende Drehzentren deutlich zu hoch“, ergänzt Peter Zech.

Alternative Überlegung: für die bis dato eingesetzte Index GE42 eine neue, gleichgeartete Drehmaschine zu kaufen. Doch auch diese kam letztlich nicht zum Zug, denn das inzwischen durchgeführte Retrofit mit neuer Sinamics/Simotics-Antriebs- und Sinumerik-Steuerungstechnik hat sich als beste Lösung dargestellt. Gründe dafür nennt Volker Ress, Meister Druckguss: „Die mechanische Qualität und Präzision der GE42 entspricht nach der Generalüberholung zu hundert Prozent unseren Bedürfnissen. In Summe hat diese Variante wesentlich weniger gekostet als eine neue Maschine.“

Alleine mit dem Retrofit der automatisierten Drehmaschine waren r Zech und Reß aber noch nicht zufrieden. Sie wollten vielmehr eine Lösung mit integrierter Bohrstation – ganz im Sinne einer intelligenten Automatisierungslösung. Der Plan: Innerhalb einer autarken Dreh-Bohrzelle übernimmt ein flexibler Roboter das komplette Teilehandling vom eingehenden Bandsystem bis zum fertigen Bauteil.

Die Suche nach einer geeigneten Robotertechnik dauerte nicht lange. Schnell stand fest, dass Kuka mit dem KR Agilus die vielfältigen technischen Anforderungen am besten erfüllt. „Die Bewegungen können andere Roboter natürlich auch ausführen“, bestätigt Zech, „aber die Qualität von Kuka ist anerkannt hoch. Und die nahtlose Integration der Robotik in die Werkzeugmaschinenumgebung ist einzigartig. Das ist tatsächlich nur möglich, wenn man einen Kuka-Roboter mit einer hochwertigen Siemens-CNC wie der Sinumerik 840D sl kombiniert.“

CNC steuert Roboter

Basis dieser Lösung ist die Softwareschnittstelle Run MyRobot, die Ingenieure von Siemens und Kuka gemeinsam entwickelt haben. Damit ist es den Unternehmen gelungen, bei den Maschinenbedienern Berührungsängste abzubauen, wie Martin Leutbecher, Mechatroniker und Instandhalter, bestätigt. Stellvertretend für alle Kollegen, die in wechselnden Schichten an der Dreh-Bohrzelle arbeiten, ergänzt er: „Run MyRobot ist echt genial. Dadurch können wir den Kuka-Roboter mit Sinumerik-Operate an unserem normalen Panel oder mit dem Handheld Terminal HT8 steuern und müssen nicht mit einer Robotersteuerung umgehen, die anders aufgebaut und für uns ungewohnt ist.“

Von der Sinumerik-CNC ist der Zerspanungsspezialist grundsätzlich überzeugt. Das Motorenwerk Bad Neustadt hat auf allen Werkzeugmaschinen Siemens-Steuerungen und diese überwiegend mit Sinumerik Operate. Die moderne Benutzeroberfläche erfüllt alle Bedürfnisse beim Programmieren und Einrichten. Dabei erinnert der Aufbau an ein Smartphone oder Tablet, was insbesondere neuen Mitarbeitern den Umgang mit der CNC erleichtert.

Im Fall der Dreh-Bohrzelle kann der komplette Fertigungsablauf von Roboter und Bearbeitungsmaschine ohne Verfügbarkeitsverluste offline programmiert werden. Für wiederkehrende Tätigkeiten wie das Einrichten, Teachen und Freifahren des Roboters kommt das HT8 als zentrale Bedieneinheit zum Einsatz. Dank der Run My-Robot-Schnittstelle lassen sich auf diese Weise alle Aufgaben sehr komfortabel durchführen. Denn letztlich führt der KR Agilus alle Bewegungen in den Werkzeugmaschinen-typischen Richtungen X, Y und Z aus. Ein weiteres Highlight erwähnt Timo Rössler, Fertigungstechnologe Zerspanung: „Unsere Bediener können jederzeit gefahrlos die Fertigungszelle betreten – auch während sie den Roboter steuern.“ Basis hierfür ist das in der Sinumerik-CNC integrierte Feature Safety-Integrated. Diese in modernen Werkzeugmaschinen übliche Funktion sorgt dafür, dass sich auch der Roboter nur in kontrollierter Geschwindigkeit bewegen kann.

Bearbeitungszelle läuft vollautomatisch

Einmal eingestellt, produziert die Dreh-Bohrzelle über zwei Schichten hinweg durchschnittlich rund 400 bis 500 gleiche Bauteile am Stück. Dann wird gewechselt. „So halten wir die Bestände in einem optimalen Umfang“, erklärt Rössler. Das installierte Zuführband nimmt etwa 70 Rohlinge auf. Das reicht, um die Anlage für zwei bis drei Stunden selbstständig laufen zu lassen. In dieser Zeit kümmert sich der Bediener um zwei weitere Fertigungslinien, übernimmt stichprobenartige Qualitätskontrollen und füllt beizeiten das Förderband mit Rohlingen auf.

Ansonsten läuft die Bearbeitungszelle vollautomatisch: Ein am Eingang der Zelle angebrachtes Visionsystem erfasst den Rohling und gibt das Lagesignal an den Roboter weiter. Dieser greift auf Basis der Lage-Informationen das Bauteil so, dass er es stets richtig an die Index GE42 übergeben kann. Wenn die Maschine öffnet, nimmt er aber zuerst mit der Rückseite des Wechselgreifers das fertig gedrehte Bauteil ab.

Während nun der Rohling bearbeitet wird, reicht der Roboter das gedrehte Werkstück zur Bohrstation weiter, die in einem Arbeitsgang mehrere Bohrungen oder Gewinde erzeugt. Schließlich legt er das fertig bearbeitete Bauteil ab, nimmt vom Band den nächsten Rohling und der Ablauf geht in Dauerschleife bis zum geplanten Produktwechsel weiter.

Siemens AG

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