„Alles integriert“ oder „alles modular“ – wo der Roboter in oder an einer Bearbeitungsmaschine positioniert wird, ist nicht nur eine Frage der Stückzahlen. Was Anwender wie Systemintegratoren gleichermaßen schätzen, sind übersichtliche, möglichst wenig komplexe Lösungen.
Im Fall einer zu automatisierenden Bearbeitungsmaschine gibt es zahlreiche Lösungen. Damit einher geht die Frage: Welches Konzept bietet im vorgegebenen Kostenrahmen die gewünschte Flexibilität? Kleine oder große Stückzahlen, viele oder wenige vorhersehbare Änderungen, breites oder schmales Fertigungsprogramm – am Ende wird es ein Kompromiss sein, einer in den technische Argumente ebenso wie Erfahrungen einfließen.
Nicht von der Hand zu weisen ist das Argument von Karl Vlahek, Geschäftsführer M-Tool, der für eine autonome, beigestellte Roboterzelle plädiert: „Einen Roboter von Bearbeitungsmedien frei zu halten, dankt er mit zuverlässigem Betrieb und langer Lebensdauer.“ Hinsichtlich Größe und Traglast oder gar Robotertyp gibt es bei einer beigestellten Zelle keine Beschränkungen. Generell streben Systemintegratoren einen standardisierten Aufbau an, sind aber frei in der Ausstattung. Ob die Zelle dann fest mit der Werkzeugmaschine verbunden wird, ob sie so angeordnet wird, dass sie auf die Seite geschoben werden kann oder ob sie frei vor eine Maschine platziert wird, hängt vom Einzelfall ab.
Im Inneren einer Werkzeugmaschine ist ein Roboter ein Einzweck-Automat. Seine Aufgabe beschränkt sich so gut wie immer auf das Be- und Entladen. Dass ein integriertes Konzept durchaus flexibel ist, zeigt die RobodrillPlus, eine automatisierte Produktionszelle, die Häberle entwickelt hat. Die Flexibilität resultiert hier aus einer variablen Speichereinteilung. Die fünf Ebenen lassen sich Etage für Etage entweder für Werkzeuge oder für gespannte Werkstücke auf einheitlichen Werkstückträgern einrichten – und bei Bedarf tauschen.
Auch bei integrierten Lösungen, wenn der Roboter also im Maschinengehäuse sitzt, lassen sich hauptzeitparallel andere Aufgaben vom Roboter erledigen. Entstehen im Bearbeitungsraum Staub oder Emulsionsnebel, sind optische Prüfungen nur eingeschränkt möglich. Durchaus denkbar: mechanische Prüfungen, Entgrat- oder Markieraufgaben.
In beigestellten Robotern ist die Aufgabenverteilung sehr viel einfacher. Für diese Aufgaben greift M-Tool auf standardisierte Module zurück. „Diese Module vernetzen wir auf möglichst niedriger Ebene“, sagt Vlahek. Das macht nicht nur die Implementierung einfach, sondern auch spätere Änderungen. Durch das Modulkonzept ist eine solche Zelle einfach im Aufbau. Wenige Signale reichen für die Kommunikation. Eine übergeordnete Visualisierung fasst die Informationen für den Bediener zusammen.
Standardisiert bis hin zum Robotertyp sind die Handlingzellen, die WMS Engineering für einen Hersteller von Landmaschinen konzipiert und gebaut hat. Hier war das Auswahlkriterium: Die Zelle soll an jede Bearbeitungsmaschine passen. Dafür stehen die Boxen auf Plattformen, die sich mit dem Stapler verfahren lassen. Auch das Innenleben der Zellen ist ausschließlich aus Standardeinheiten und Modulen aufgebaut – bis hin zum immer gleichen Robotertyp, einem M-710iC. Pluspunkt für das Konzept war sicherlich die modulare, „kranhaken-fertige“ Lösung. Und damit die Inbetriebnahmezeiten so kurz wie möglich bleiben, werden die Zellen bei WMS fix und fertig aufgebaut und getestet.
Gerd Häberle hat ein schlagkräftiges Argument für die integrierte Lösung: „Die RobodrillPlus ist ein fertiges und inzwischen erprobtes System, das sehr schnell in Betrieb gehen kann.“ Seine automatisierte Produktionszelle ist von Haus aus eine integrierte Fertigungseinheit, die komplett erstellt wird. Das flexible Element der RobodrillPlus ist ausnahmsweise einmal nicht der Roboter, sondern das Konzept der Werkstück- und Werkzeugbeschickung. Und noch ein großes Plus verbucht die Häberle-Lösung: Das gesamte Fertigungssystem, bestehend aus Werkzeugmaschine (Robodrill), Roboter (LR Mate 200iD) und Werkzeug-/Werkstückspeicher, steuert der Maschinenbediener einzig über das CNC-Bedienfeld.
Im Gegensatz zur integrierten Lösung bieten beigestellte Zellen den Vorteil, dass man eine Maschine nachträglich automatisieren kann. Je nach Produktionskonzept ist dann auch eine stufenweise Automation möglich. Man denke nur an die Materialzu- und -abfuhr. Wie M-Tool mit einer Anlage für einen Automobilzulieferer gezeigt hat, reicht es in der Phase des Produktionsanlaufs die Trays mit Rohlingen per Transportwagen an die Übergabestation der Zelle zu bringen. Problemlos ist eine spätere Automation, beispielsweise über ein Förderband.
Grenzen hinsichtlich Losgrößen oder Stückzahlen für eine bestimmte Art der Automation zu definieren, ist kaum möglich. Zu vielfältig sind die Einflussfaktoren bis hin zur Fertigungsphilosophie der Anwender. Am ehesten werden die Unterschiede in den Bedarfsprofilen von Lohnfertigern und Serienproduzenten deutlich. Losgröße 1 verlangt eben andere Rahmenbedingungen als Losgröße 1000. Man muss nur in eine Lohnfertigung schauen, wie sie CNC Häberle selbst betreibt. Wenn in Kürze eine RobodrillPlus in der eigenen Lohnfertigung in Betrieb geht, sind Prototypen oder Werkstücke für Kleinserien auf der Maschine. Ab zwei Werkstücken, so Häberle, sei eine Automation sinnvoll – und das auf engstem Raum.
Grundsätzlich sind bei der Größe nach oben kaum Grenzen gesetzt. In der von Mazak vor rund zehn Jahren vorgestellten e-Bot Cell 720 arbeitet ein Fanuc-Roboter des Typs M-900iA in der Version mit 350 kg Traglast. Diese Fertigungszellen aus Drehzentrum und Beladeroboter bearbeiten Gussteile bis 140 kg. Ziel der Automation war ein vollautomatischer Betrieb und zwar rund um die Uhr. Die Namensgebung der Zelle weist darauf hin. 24 Stunden mal 30 Tage ergeben 720 Stunden. Ihren „Probelauf“ hatte die e-Bot Cell 720 mit einem etwas kleineren Roboter, einem R-2000i.
Fanuc Deutschland GmbH www.fanuc.eu
Der Autor
Jürgen Barth,
Key Account Manager, Fanuc Deutschland
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