Vor 25 Jahren noch waren Beladeroboter in der Zerspanung den Industrien mit großen Fertigungslosen vorbehalten – kurz: vor allem der Automobilbranche. Für Auftragsfertiger mit deutlich geringeren Stückzahlen bildeten Rund- und Stauförderer den Einstieg in die Automation.
Modernere Systeme verwenden Roboter zum Einsetzen von Paletten oder Schraubstöcken mit Nullpunktspannsystem in CNC-Maschinen. Vorteil daran ist die geringe Erstinvestition, die sie für kleine Losgrößen zunächst attraktiv erscheinen lassen – jedoch nur zunächst, denn sie stoßen bei zunehmender Stückzahl schnell an Grenzen. Zum einen muss für jedes einzelne Bauteil ein Spannsystem beschafft werden. Zum anderen sind Schraubstöcke in unterschiedlichen Größen und in entsprechender Anzahl erforderlich. Das bedeutet: Auf den Produktlebenszyklus der Automation gerechnet, überschreiten die Kosten für Schraubstöcke in der Regel den Anschaffungspreis des Handhabungssystems. Für Auftragsfertiger mit „Low Volume, High Mix“-Portfolio sind derartige Investitionen in Schraubstöcke kaufmännisch schwer zu rechtfertigen.
Eine flexiblere Lösung für das Bestücken von Produktionsmaschinen bieten Roboter, die Rohteile direkt in den Maschinenschraubstock einlegen. Vorteile hier: gesteigerte Spindelzeit, reduzierter Einsatz von Personal am Tag und die Möglichkeit zur mannlosen Fertigung in der Nacht oder am Wochenende.
Doch auch diese Art von Automation steht vor zwei grundsätzlichen Herausforderungen. Erstens müssen die Roboterabläufe anwenderfreundlich einzurichten sein. Denn nur Systeme, die ohne aufwendige Schulungen bedienbar sind, erlauben eine optimale Nutzung der Roboteranlage. Zweitens sollten Systeme mit moderner Dialogsteuerung, anschaulichen Grafiken und leicht verständlichen Symbolen ausgestattet sein, um bei schichtübergreifender Produktion und Mitarbeitern mit unterschiedlicher Qualifikation einen reibungslosen Einsatz zu gewährleisten.
Eine weitere Herausforderung ist die Nachrüstung der Bearbeitungsmaschine für pneumatische oder hydraulische Werkstückspannung: Ist die Maschine mit einem Drehtisch oder einer Wippe ausgerüstet, erfordern diese Komponenten Drehdurchführungen für Druckluft beziehungsweise Hydrauliköl zur Versorgung des Spannsystems. Diese Sonderausrüstung wird bei der Neubeschaffung einer CNC-Maschine nur dann berücksichtigt, wenn eine spätere Automation absehbar ist.
Die Nachrüstung von Drehdurchführungen kostet etwa 30 000 Euro. Dazu kommen automatische Spanner, die bis zu 4000 Euro kosten. Eine Nachrüstung ist zudem nicht für jedes Modell möglich und der Wechsel von einer mechanischen auf eine pneumatische oder hydraulische Spannung kann die Zuverlässigkeit bestimmter Bearbeitungsparameter negativ beeinflussen.
Eine innovative Lösung für all diese Probleme ist der Clampbooster aus dem Hause Idee-Werk: ein elektrischer Antrieb zur Automation des mechanischen Schraubstocks. Als Drehmomentschrauber wird er neben den Robotergreifer montiert und vom Roboterarm zum Schraubstock geführt, um diesen zu spannen. Nach der Zerspanung öffnet der Antrieb den Schraubstock auf die gleiche Weise. Der Krafteintrag erfolgt über eine Vierkantwelle mit wechselbaren Steckaufsätzen und ist somit an alle gängigen Schraubstöcke adaptierbar.
Clampbooster: kompatibel mit allen
gängigen Schraubstöcken
Für einen robusten Einsatz hat die Stuttgarter Firma Sherpa Robotics den Drehmomentschrauber nahtlos in ihren Beladeroboter Sherpaloader integriert. Alle Prozessparameter wie Spannmoment, Öffnungsweg und Spannposition sind per Touch Panel einfach zu konfigurieren, zusätzliche Schraubstöcke können flexibel eingebunden werden. Die Symbiose von Sherpaloader und Clampbooster ermöglicht die robotergestützte Beladung einer Fräsmaschine – und zwar ohne kostenintensiven Maschinenumbau – und erlaubt Fertigern, ihr vertrautes Spannsystem weiterhin zu nutzen.
Doch der Einsatz eines Roboters bietet noch weitere Vorteile, denn er kann Werkstücke automatisiert vorprägen. Bisher war das Vorprägen selbst bei automatisierter Beladung stets ein manueller Arbeitsschritt. Ein Sechsachsroboter wie der Sherpaloader kann Bauteile vor dem Spannen in der Bearbeitungsmaschine in eine Prägestation einbringen. In dieser werden sie im Spannbereich mit einer Kontur versehen, die eine formschlüssige Spannung im Maschinenschraubstock ermöglicht.
Der geringere Spannbereich spart nicht nur Material ein und erlaubt reduzierte Spannkräfte, sondern optimiert auch den Zugang zum Werkstück von allen Seiten. Dies ist bei der 5-Seiten-Bearbeitung besonders nützlich. Dieses Vorprägen hat Sherpa Robotics mit dem System Solidstamp der HWR Spanntechnik prozesssicher in die Werkstückhandhabung integriert. Hauptzeitparallel legt der Roboter Rohlinge in eine Prägestation ein, bevor sie in den Schraubstock der Bearbeitungsmaschine gespannt werden.
Hohe Kapazität für autonome Laufzeit
Die CNC-Automation Sherpaloader unterscheidet sich also nicht nur durch die perfekte Integration von Clampbooster und Solidstamp-Prägestation von konventionellen Beschickungsanlagen. Sie überzeugt auch durch ein weiteres Feature: das 3D-Kamerasystem. Als Hersteller kameragestützter CNC-Automation nutzt Sherpa schon seit 2016 Kamerasysteme, mit denen der Beladeroboter Teile zu jeder Tages- und Nachtzeit erkennt. So kann das Rohmaterial auf gewöhnlichen Tischwagen oder Euro-Paletten bereitgestellt werden, ohne lasergeschnittene Blechschablonen und ohne Einrichteaufwand. All dies wäre bei konventionellen Anlagen erforderlich.
Damit auch bei kurzlaufenden Bauteilen über 48 Stunden mannlos gefertigt werden kann, sind Schubladensysteme erhältlich. Gerade bei kleinen bis mittleren Losgrößen werden so Fertigungskosten gesenkt, was einen entscheidenden Wettbewerbsvorteil bringt. Die Produktfamilie Sherpaloader wird übrigens in drei Größen und für Werkstücke bis 70 kg gebaut. Zudem ist eine Vielzahl an flexiblen Erweiterungen erhältlich, von Stapeln und Reinigen bis Messen und Beschriften.
Sherpa Robotics
www.sherpa-robotics.com
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D-70736 Fellbach
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Internet: https://www.sherpa-robotics.com
