Die Kuka Roboter GmbH zählt zu den führenden Herstellern von Industrierobotern. Auch in der eigenen Fertigung setzen die Augsburger auf Automatisierung: So wurde ein Bearbeitungszentrum der Firma Burkhardt & Weber in Betrieb genommen, bei dem ein Roboter das Be- und Entladen mit den bis zu 1,5 m langen Bauteilen übernimmt. Zusätzlich bearbeitet der Roboter die Bauteile in den Nebenzeiten.
Mit Greifern der Sommer-Automatic GmbH aus Ettlingen be- und entlädt ein Kuka Roboter vom Typ KR 500 hauptzeitparallel eine Werkzeugmaschine MCX 900 der Burkhardt & Weber Fertigungssysteme GmbH. Diese bearbeitet im Wechsel die Schwinge und das Karussell von zwei Varianten der Kuka KR Quantec-Serie. Dazu ist die Maschine mit einem Doppel-Palettenwechsler ausgestattet. Eine Palette ist mit Spannvorrichtungen für die Schwinge ausgestattet, die zweite Palette mit den entsprechenden Spannvorrichtungen für das Karussell. Während ein Werkstück in der Maschine bearbeitet wird, fährt die andere Palette komplett aus der Maschine und kann mit einem neuen Werkstück beladen werden.
„Unsere Produktivität ist um zehn Prozent gestiegen. Verglichen mit einer konventionellen Lösung können wir jährlich 300 Komponenten mehr bearbeiten“, sagt Florian Hofmann, Leiter Zerspanung bei der Kuka Roboter GmbH und damit für die Produktivität der Teilebearbeitung verantwortlich.
Weitgehend mannlos und vollautomatische Nachtschichten
Die höhere Produktivität des Bearbeitungszentrums beruht darauf, dass die Anlage einen zu 70 Prozent mannlosen Betrieb und zusätzlich vollautomatische Nachtschichten fährt. Während früher stets ein Bediener je Schicht an eine Anlage gebunden gewesen ist, wird die Arbeit durch die Automatisierung entzerrt. Der Bediener setzt die Bauteile nicht mehr wie früher aufwendig direkt in die Vorrichtung, sondern auf die einfach gestalteten Aufnahmen der Materialzuführung an den Roboter. Die Materialzuführungen sind als Schwenktische ausgelegt und als siebte und achte Achse in die Robotersteuerung implementiert. Die zwei Materialzuführungen können jeweils acht Teile aufnehmen. Genug, um die Anlage in den mannlosen Schichten für acht Stunden am Laufen zu halten.
„Vor der Automatisierung lag der Zeitaufwand für das Aufspannen eines Werkstücks bei bis zu 15 Minuten“, erklärt Robert Bader, Meister Zerspanung. „Damals hat der Bediener die schweren Teile mit Unterstützung eines Krans manuell auf den Spanntisch geladen, ausgerichtet und gespannt. Der Roboter benötigt nur zwei Minuten für diese Tätigkeiten. Die für den Bediener körperlich fordernde präzise Ausrichtung des Werkstücks entfällt durch die Roboterbeladung ebenso wie die Gefahr, die teuren Spannmittel beim Be- oder Entladen mit dem Kran zu beschädigen.“
Für den Bediener entfallen die nachgelagerten Tätigkeiten
Zusätzlich zu der Zeit, die der Bediener durch die schnellere Beladung des Zuführsystems verglichen mit der Beladung direkt auf den Spanntisch spart, entfallen für ihn nachgelagerte Tätigkeiten wie das Entgraten der bearbeiteten Werkstücke. Diese Tätigkeit übernimmt ebenfalls der Roboter. Dazu wurde die Anlage mit einem Werkzeugwechselsystem WWR1200 der Firma Sommer-Automatic mit drei Modulen ausgestattet: jeweils einem Greifer zum Handeln von Schwinge und Karussell und einer Bearbeitungsspindel, die Bestandteil des Kuka-Milling-Pakets ist. Mit seinem großen Arbeitsraum und der Armverlängerung erreicht der gewählte Roboter vom Typ KR 500 L480-3MT mühelos die Materialmagazine und den Greiferbahnhof.
Kommt ein Bauteil fertig bearbeitet aus der Maschine, wechselt der Roboter in den Bearbeitungsmodus. Dazu tauscht er seinen Handlingsgreifer gegen die Bearbeitungsspindel und holt damit aus dem Werkzeugmagazin das entsprechende Werkzeug. In dem Werkzeugbahnhof ist Platz für zehn Werkzeuge. Derzeit sind fünf Plätze mit verschiedenen Bürsten und Entgratwerkzeugen belegt. Somit ist noch Platz für weitere Werkzeuge und damit zusätzliche Aufgaben des Roboters vorhanden.
Roboter-Bewegungen werden in G-Code programmiert
Um das Einrichten und Programmieren des Roboters zu erleichtern, haben die Augsburger auf seiner Steuerung einen kompletten CNC-Kern implementiert und die Software Kuka-CNC entwickelt. Mit dieser Software ist es möglich, die Bewegung des Roboters komplett in DIN 66025 beziehungsweise G-Code zu programmieren. Programme von der Werkzeugmaschine können somit ohne Postprozessor (Übersetzung in Robotersprache) auf der Steuerung eingesetzt werden.
Das hat noch den zusätzlichen Vorteil, dass Funktionen aus der CNC-Welt wie z. B. Werkzeugkorrekturen und Schwesterwerkzeuge problemlos genutzt werden können. Und das auch noch ohne Roboterkenntnisse auf Seiten der Bediener, da die Bedienoberfläche der Kuka-CNC-Software an die Bedienung von Werkzeugmaschinen angepasst wurde und somit für die Mitarbeiter in der mechanischen Zerspanung intuitiv bedienbar ist.
Hofmann blickt entspannt in die Zukunft. „Wir gehen von einer Amortisation innerhalb von 2,6 Jahren aus. Abgesehen davon möchten wir die Nebenzeiten noch stärker nutzen, indem wir Aufgaben von der Werkzeugmaschine abziehen und sie dem Roboter übertragen. Beispiele hierfür sind die Bohrungen an der Schwinge und am Karussell. Dadurch werden wir die Amortisation noch schneller realisieren können.”
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