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Roboter steigert Output an Drehmaschine um 25 %

Intelligente Roboterautomation einer Werkzeugmaschine
Roboter steigert Output an Drehmaschine um 25 %

Um drängende Kapazitätserhöhungen zu realisieren, hat EGS für den Kleinmotorenhersteller Dunkermotoren eine Index-Drehmaschine mit einer Roboterzelle auf Basis eines kompakten Yaskawa-Roboters automatisiert – beeindruckende Detaillösungen inklusive.

Seit über 50 Jahren produziert Dunkermotoren mit über 800 Mitarbeitern in Bonndorf im Schwarzwald Präzisionsantriebe. Die Nachfrage nach den Qualitätsmotoren, die von der Montagetechnik bis zum Jalousieantrieb zum Einsatz kommen, steigt permanent. Deshalb sind hochautomatisierte Fertigungsverfahren erste Wahl. Dabei spielen zwei Faktoren eine entscheidende Rolle: Platzbedarf und Output. Von ersterem hat man wenig, von letzterem braucht man viel.

Daher hat Dunkermotoren den Systemintegrator EGS beauftragt, für eine Index ABC-Drehmaschine eine robotergestützte Beschickung zu realisieren. Produziert werden Lagerschilde für die GR-Motorenbaureihe. „Mit der prozesssicheren Automation dieser Maschine wollten wir drei vorrangige Ziele erreichen: Nebenzeiten reduzieren, Autonomie schaffen und Platzbedarf klein halten“, verrät Industrial Engineering Fachmann Tobias Bäumle, der bei Dunkermotoren für dieses Projekt verantwortlich zeichnet.

Bei der Umsetzung konnte EGS aus dem benachbarten Donaueschingen allerdings nicht auf die bewährten und standardisierten hauseigenen Palettenwechselsystemen der Sumo-Baureihe zurückgreifen. „Dunkermotoren verwendet eigene, spezifische Werkstückträger, auf denen die Lagerschilde die Produktion durchlaufen“, berichtet der EGS-Projektverantwortliche Hartmut Pfalzgraf. „Um maximale Effizienz in der Fertigung sicherzustellen, kamen zusätzliche Handhabungsvorgänge für das Umsetzen dieser Teile nicht in Frage. Was blieb, war die Integration der vorhandenen Werkstückträger in den Automatisierungsprozess.“

Herausgekommen ist eine platzsparende Lösung, bei der die Roboterzelle auf engstem Raum an die Maschine andockt. Das ließ sich nur mit dem sehr kompakten Yaskawa-Roboter MH 12 realisieren. Um diesen herum wurden in der Roboterzelle an sechs definierte Positionen für Werkstückträger-Palettenstapel gruppiert. Fünf dieser Plätze sind für volle Paletten vorgesehen, einer dient dem Abstapeln leerer Paletten.

Greiferwechsel im Minutentakt

Zu Beginn des Produktionsprozesses wird die Roboterzelle manuell bestückt. Dazu schiebt der Bediener fünf Bodenroller mit voll bestückten Werkstückpaletten sowie einen Bodenroller für die Aufnahme der geleerten Paletten in die Anlage und startet den Prozess. Der Job für den Roboter besteht nun im Abholen eines vollen Werkstückträgers und dessen Umsetzung auf eine definierte Ablageposition, von der aus der Sechsachser die Teilevereinzelung und Zuführung zur Index-Drehmaschine übernimmt. Sind alle Teile einer Palette vereinzelt, legt der Roboter die geleerte Palette auf dem dafür vorgesehenen Platz ab, und der Prozess setzt sich mit der nächsten Palette fort.

Für diese komplexe Aufgabe benötigt der MH 12 zwei unterschiedliche Greifsysteme: eines für die Handhabung des kompletten Werkstückträgers und ein zweites für die Vereinzelung der Lagerschilde. Da der Greiferwechsel vor und nach der Abarbeitung jedes einzelnen Werkstückträgers und damit im Minutentakt auf dem Programm steht, kommt ein automatisches Greiferwechselsystem zum Einsatz.

Die Handhabungsprozesse fordern den Sechsachser bis an die Belastungsgrenze. Seine Tragkraft von 12 Kilogramm ist für die Handhabung eines vollen Werkstückträgers, der mit bis zu 50 Teilen bestückt sein kann, gerade noch ausreichend. Noch anspruchsvoller ist die Aufgabenstellung im Hinblick auf sein Bewegungsprofil: Der unterste Werkstückträger eines Palettenstapels befindet sich fast auf Bodenebene, die Übergabeposition der einzelnen Werkstücke hingegen rund einen halben Meter oberhalb der Index-Maschine.

Wie bei kaum einer anderen Anwendung spielt die vertikale Reichweite des Roboters daher hier die entscheidende Rolle. „Um die jeweiligen Endpositionen bei diesem Einsatz noch anfahren zu können, mussten wir den Sechsachser an exakt berechneter Position auf einem Sockel platzieren“, so Pfalzgraf. „Nur so können wir mit dem überaus gelenkigen und kompakten MH 12 dieses Aufgabenspektrum bewältigen. Und ein größerer Roboter kam aufgrund der Platzverhältnisse nicht in Betracht.“

Dreifachgreifer reduziert Taktzeiten

Ein weiteres Highlight ist das Werkstückgreifsystem, das aus drei im Winkel von 120 Grad angeordneten Einzelgreifern besteht. Bäumle: „Mit dem Dreifachgreifer können wir drei Teile hintereinander direkt von der Palette aufnehmen und in einer Fahrt zur Übergabeposition an die Drehmaschine bringen. Diese Maßnahme trägt entscheidend zur Einhaltung der Taktzeitvorgaben bei. Zudem ergibt sich für den Roboter durch die Mehrfachaufnahme der Rohteile ein zeitlicher Puffer beim Palettenwechsel.“

Auch das Zuführsystem, das die Teile von der Übergabeposition des Roboters in die Index-Maschine befördert, ist eine Eigenkonstruktion von EGS. Die Teile gelangen dabei über eine hochflexible Förder-Bürsten-Zuführung mit weitem Verstellbereich, die vom Roboter mit Teilen bestückt wird, in den Fallschacht der Drehmaschine. Die Lagerschilde werden nach ihrer Bearbeitung auf einen Rundtisch mit bereitgestellten Warenkörben ausgeschleust.

Bäumle ist von der automatischen Beschickung der Drehmaschine begeistert: „Wir konnten durch Reduzierung der Takt- und Nebenzeiten den Output um rund 25 Prozent steigern. Der Grund dafür liegt unter anderem in der Autonomie, die im Vergleich zum vorangegangenen Prozess um 500 Prozent höher liegt. Nach Bestückung der Zelle mit fünf Palettenwagen befinden sich bei der größten Lagerschildvariante mit 63 Millimeter Durchmesser 2400 Teile in der Anlage. Wir arbeiten eine komplette Schicht völlig autonom.“

Darüber hinaus ist diese Lösung hochflexibel. „Derzeit laufen nur drei Lagerschild-Varianten für sehr stark nachgefragte Motoren über die Anlage, die aber prinzipiell auf eine sehr große Variantenvielfalt ausgelegt ist“, so Bäumle. „Damit kann man die Gesamtlösung aus Index-Maschine und Automatisierung als rundum Sorglos-Paket betrachten, das perfekt geeignet ist, unsere Kapazitätsengpässe aufzulösen sowie den hohen Qualitäts- und Produktivitätsansprüchen bei Dunkermotoren gerecht zu werden.“

EGS Automatisierungstechnik GmbH
www.egsautomatisierung.de

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