Roboterzellen für Großserienfertigung mittels Standardmaschinen

Findige Automation steigert Verfügbarkeit

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Fertigungslinien für Großserienfertigungen mittels Standardmaschinen gewährleisten hohe Produktivität und Prozesssicherheit. Maßgeblich entscheidend für die Wirtschaftlichkeit sind jedoch findige Automationslösungen, respektive Verkettungen der Maschinen. Zur Einrichtung einer neuen Großserienfertigung für Verzahnungsteile hat Heckler zehn CNC-Drehmaschinen nebst peripheren Stanz- und Prüfanlagen mit einer Kombination aus Fördersystem und Standard-Roboterzellen von Handlingtech voll automatisiert.

Die Heckler Group mit der Heckler AG in Niefern-Öschelbronn, der Zi Kaltumformung GmbH in Oberlungwitz und der Heckler România S.R.L. in Selimbar (Rumänien) hat sich auf die Kaltumformung von Stahl spezialisiert. Die Kaltfließpressteile zeichnen sich durch sehr hohe Festigkeit sowie besondere Oberflächengüte aus und sind insbesondere in der Automobilindustrie gefragt. „Typische Produkte aus unserem Haus sind beispielsweise komplexe Bauteile für moderne Automobile“, erläutert Heckler-Vorstand Claudio Sandrini. „Diese Bauteile finden ihren Einsatz sowohl in Sicherheitssystemen, Fahrer-, Beifahrer- und Rücksitzverstellungen und Lenkungsverriegelungen, als auch in der Einspritztechnik, der Kraftstoffzufuhr oder in der Getriebetechnik. Darüber hinaus stellen wir Formteile her, die im industriellen Umfeld, beispielsweise in Kettenzügen und in Hydraulikpumpen, zuverlässig funktionieren müssen“, erzählt Sandrini.

Im Fall der oben genannten Sicherheitssysteme sind es Verzahnungsteile, die wie viele andere Heckler-Kaltfließpressteile in Großserien hergestellt werden. Auf Grund wachsender Volumen wurde auf dem Firmengelände der Zi Kaltumformung eine neue Halle für die Zerspanungstechnik gebaut und auf den rund 1000 Quadratmetern neuer Produktionsfläche auch eine automatisierte Fertigungslinie eingerichtet.
Die Linie basiert auf zehn Mazak CNC-Drehzentren der Serie Multiplex, die jeweils mit einem Gantry-Ladesystem ausgestattet sind. Jede Maschine übernimmt die identischen Bearbeitungsaufgaben und kann dank der Be- und Entladeautomation eine bestimmte Zeit autark arbeiten. Die Vorratsbestückung und der Abtransport fertiger Teile erfolgten bislang jedoch noch manuell.
Alle sechs Sekunden ein Teil
Um den Aufwand an Bedienpersonal zu minimieren, sollte der Automationsgrad erhöht werden. Dazu wurden die Drehzentren mit einem Fördersystem verkettet, das in der Lage ist, innerhalb der kurzen Bearbeitungszyklen von etwa 60 Sekunden die Maschinen zu versorgen. „Bei zehn Maschinen bedeutet das mindestens alle sechs Sekunden einen Rohling anzuliefern und ein Fertigteil abzunehmen“, sagt Handlingtech-Geschäftsführer Jörg Hutzel.
Das Auflegen der Rohlinge an der Förderstrecke übernimmt ein Standard Robax-System mit einem Fanuc-Industrieroboter. Die hier als Schüttgut aufgegebenen Rohlinge werden vereinzelt und vom Roboter lagerichtig auf Werkstückträger aufgesetzt. Diese sind mit RFID-Datenträgern ausgestattet und erhalten nun eine Codierung als Rohteil. So starten sie ihren Weg in das umlaufende Fördersystem, das an jeder Maschine mit einer Bypassstrecke, sprich einem Teilepuffer für bis zu fünf Rohteilen, ausgestattet ist. Diese Strecken bilden gleichzeitig die Zuführungen für die Gantry-Ladesysteme der Maschinen.
Die Rückführung der bearbeiteten Teile erfolgt über die frei gewordenen Werkstückträger. Bevor diese aber in den Umlauf zurückgelangen, werden sie über ihren RFID-Chip als Fertigteil gekennzeichnet. Zur Codierung gehören auch die Informationen, auf welcher Maschine ein Teil bearbeitet wurde. Zur Entnahme ist ein weiterer Fanuc-Roboter installiert, der die Teile einer angegliederten Stanzpresse für den finalen Arbeitsgang zuführt.
„Hier wird ein weiterer Benefit des Automationskonzepts deutlich“, erklärt Sandrini: Bei den bislang eingesetzten Insellösungen ist jeder Standard-Drehmaschine zur Fertigbearbeitung eine Stanzpresse angegliedert, obwohl der eigentliche Pressvorgang nur wenige Sekunden benötigt. „Dank der Verkettung genügt eine Stanzpresse am Ende bei der Entnahme vom Förderband.“
Eine weitere Verbesserung bringt die ebenfalls vollautomatische Prüfstation: Die eigens für eine 100 %- Kontrolle gebaute Anlage wird von einem dritten Roboter bedient, der die Verzahnungsteile aus der Stanzpresse entnimmt und der Prüfstation zuführt. Am Ende werden die geprüften Fertigteile in Transportkisten gesetzt.
Für Sandrini sind die Robax-Roboterzellen ideal für solche vollautomatischen Fertigungslinien mit Standard-Bearbeitungsmaschinen. Dazu trägt das besondere Design der Roboterzelle bei, deren Größe über die in ihrer Länge gestaltbaren Rahmen-Segmente des modularen New A-Frame anpassbar ist, sowie die Flexibilität der sechsachsigen Industrieroboter als zentrale Komponente. Bei Heckler werden Fanuc-Roboter vom Typ LR Mate 200 verwendet.
Wie diese verkettete Fertigungslinie zeigt, stellen Standard-Bearbeitungsmaschinen mit geeigneten Automationskonzepten auch für die Großserienfertigung eine echte Alternative zu Sondermaschinen dar. Denn sie sind nicht nur zukunftssicher, weil sie flexibler eingesetzt oder für Folgeprodukte verwendet werden können, sondern sie erhöhen auch den Nutzungsgrad einer Fertigung erheblich. Bei Störungen oder während Wartungs- bzw. Rüstzeiten sinkt der Ausstoß einer Sonderanlage schnell auf Null. Fällt dagegen eine von mehreren Standardmaschinen aus, produzieren die anderen weiter. „Wir werden im Vergleich zur Sondermaschine kein Personal einsparen, jedoch erwarten wir eine deutliche Steigerung der Verfügbarkeit, die sich nach meiner Einschätzung um 30 Prozent erhöhen wird“, resümiert Sandrini, „und somit werden am Tagesende 30 Prozent mehr Teile zum Verkauf stehen.“
Handlingtech Automations-Systeme GmbH www.handlingtech.de AMB Halle 7 Stand C92
Heckler AG www.heckler.de
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