Die Komplettbearbeitung im Blick
Flexible Automatisierungslösungen gewinnen in der Fertigung von Einzelteilen und Kleinserien weiter an Bedeutung. Indem SPINNER automation und GRESSEL seit 2021 als Partner bei der Integration der Werkstückautomation „R-C2“ in die Roboterzellen „ROBOBOX“ agieren, geben sie hier Entwicklungen vor: In der Variante „ROBOBOXtreme“ etwa, mit dem Anwender grundlegend neue Automatisierungsmöglichkeiten erhalten.
In Deutschland gibt es rund 2.300 kleine und mittelständische Unternehmen, deren Kerngeschäft in der Zerspanung liegt. Rechnet man artverwandte Betriebe der Metallbearbeitung hinzu, lässt sich von etwa 5.000 überwiegend Mittelständlern ausgehen. In der Schweiz, für die es dazu keine offizielle Statistik gibt, sind es wohl 1.900, in Österreich bis zu 1.200 Unternehmen. So verschieden diese Betriebe auch sein mögen, die maßgeblichen Entwicklungen, auf die sie sich heute konzentrieren müssen, sind oft gleich: Automatisierung, Digitalisierung, Ressourceneffizienz. Dabei liegt der Fokus bei der Automatisierung auf intelligenten, flexiblen, schrittweise skalierbaren Lösungen. Und das mit den bekannten Zielen: Maschinennutzung über die Kernarbeitszeit hinaus, Wettbewerbsfähigkeit auch international, Entschärfung des Fachkräftemangels. Nicht selten verschiebt sich hierbei das Augenmerk von den reinen Stückkosten hin zu Flexibilität und zur Entlastung der Mitarbeiter.
Fragile Werkstücke komplettbearbeiten
Wie kann nun ein solches Automatisierungsprojekt konkret aussehen? Das Beispiel Wyler, Hersteller von hochpräziser Messtechnik mit Sitz in Winterthur, darf hier als durchaus repräsentativ gelten. Wo heute die Automationstechnologien von SPINNER automation und GRESSEL zusammenspielen, wurde ursprünglich die Anforderung ausgegeben, auf einem Spinner-5-Achs-BAZ circa 150 x 100 mm große Gehäuse für digitale Neigungsmesser komplett zu fertigen und dabei Genauigkeiten im Hundertstelbereich einzuhalten. Weil die Aluminiumgehäuse sehr druckempfindlich sind, mussten zudem die Spannkräfte gering gehalten werden. „Umgesetzt wurde die Werkstückautomation mit einer ROBOBOXtreme, zu deren Ausführung das R-C2-Sytem von GRESSEL gehört“, erzählt Dominik Jauch, Geschäftsführer von SPINNER automation. „Nach der Vorabnahme der Anlage in Markgröningen wurde diese inzwischen in Betrieb genommen und dient heute auch als Referenzobjekt.“ Aktuell nimmt GRESSEL noch Feinabstimmungen bei dem R-C2-System vor, um Abdrücke auf den Gehäusen sicher zu vermeiden.
Soweit ein Umriss. Doch was macht die Systeme im Detail aus? Dass zwischen SPINNER Automation und GRESSEL seit fünf Jahren eine Partnerschaft zur Integration des Werkstückautomation R-C2 besteht, hat seinen Ausgangspunkt in der klaren Tendenz beim Anwender zur Komplettbearbeitung. Ebenso klar sind die Vorteile, die sich für den Anwender aus dieser Zusammenarbeit ergeben: die automatisierte Komplettlösung aus einer Hand. Bei deren Umsetzung geht dann die technische Kompetenz der Partner einher mit ihrer engen Abstimmung. Andreas Brunhofer, Produktspezialist Automation bei GRESSEL: „In unserer Zusammenarbeit hat SPINNER automation ein tiefgehendes Verständnis für die R-C2-Lösung entwickelt hat. Dies ist für die gemeinsamen Projekte sehr wichtig, weil es sich um ein erklärungsbedürftiges System handelt.“ Was also kommt in der Zusammenarbeit zum Einsatz?
Ausgereiftes Konzept in kundenindividuellen Ausprägungen
„Basis der Integrationen ist unsere ROBOBOX, die als Konzept robotergestützter Automationszellen in unterschiedlichen Ausbaustufen verfügbar ist – vom einfachen Handling der Roh- und Fertigteile bis hin zur 6-Seiten-Komplettbearbeitung“, berichtet Jauch. In der Standardversion arbeitet die ROBOBOX mit einem Fanuc-Roboter, der die Teile mit einem parallelen Doppel- beziehungsweise zentrischen Einfach- oder Doppelgreifer und einer Tragfähigkeit von 12 kg aus einem Schubladensystem lädt. „Von den fünf Einschüben bieten drei üblicherweise eine Höhe von 150 mm, die anderen beiden 250 mm sind hoch“, schildert Jauch weiter. „Außerdem stehen zur Vereinzelung der Werkstücke drei Rastergitter mit unterschiedlichen Aufteilungen zur Verfügung. Insgesamt fasst die ROBOBOX so bis zu 225 Teile.“ Durch die in zwei Richtungen ausziehbaren Schubladen ist auch während der Bearbeitung ein Nachladen von Rohteilen ohne Unterbrechung möglich. Dies gestattet eine 24/7-Produktion mit kurzen Rüst- und Stillstandzeiten. Für größere Bauteile stehen Rastergitter für 24 Teile bis 100 x 100 mm und für 12 Teile bis 150 x 150 mm zur Verfügung. Die Auftragsverwaltung erfolgt über das grafische Eingabemenü am Display der ROBOBOX, das auch die Parametrisierung der Maschine erlaubt und Auskunft über den aktuellen Jobstatus gibt“, betont der Geschäftsführer.
Neue Dimension der Werkstückautomation
In der Variante ROBOBOXtreme geht das automatisierte Werkstückhandling noch einen Schritt weiter: Hier können alle sechs Seiten des Werkstücks vollautomatisch bearbeitet werden. Dafür wird die Werkstückautomation R-C2 voll in die Zelle integriert. „Als Systemlösung für Losgrößen bis 500 Stück, die Spannkräfte bis 30 kN bietet, verbindet R-C2 die Vorteile der Direktbeladung und Palettenautomation“, betont Brunhofer. „Dafür besteht das System außer einem Zentrischspanner C2.0 aus einem R-C2-Modul, einem ,gredoc‘ Nullpunktspannsystem und einer ,Vero-S‘-Konsole – jeweils mit Medienkupplung. Eine entscheidende Komponente ist schließlich noch die 6-Seiten-Station R-C2.“
Bei der Fräsbearbeitung wird das Werkstück dann vom Zentrischspanner via Roboter in einer ROBOBOX-Schublade gegriffen, gespannt und wie eine Palette in das Nullpunktspannsystem der Maschine geladen. Nach der Bearbeitung in OP10 ermöglicht die 6-Seiten-Station die Komplettbearbeitung. „Dafür wird der OP20-Spanner in die Station eingelegt und der OP10-Spanner darüber positioniert“, erläutert Brunhofer. „Nun erfolgt die Bauteilübergabe, wobei ein Andrückfinger die korrekte Werkstückauflage sicherstellt. Nachdem das R-C2-Modul das Werkstück vollautomatisch für OP20 gespannt hat, fährt der Finger hoch. Schließlich wird das Bauteil via Roboter erneut in die Maschine geladen.“ Vollautomatisch lassen sich so Bauteile bis zu einer Größe von 217 x 217 x 217 mm komplettbearbeiten. Die R-C2-Automation reduziert hierbei den Rüst- und Umrüstaufwand und ermöglicht eine chaotische Fertigung in hoher Flexibilität. „Zudem lässt sich mit ROBOBOXtreme die die Maschinenlaufzeit verlängern, das Output steigern sowie der Zeit- und Arbeitsaufwand für Mitarbeiter senken“, fasst Jauch zusammen.
Entscheidendes Potenzial für Losgröße-1-Fertigung
Wyler ist ein Beispiel von vielen. Man muss kein Prophet sein, geht man von einer weiteren Zunahme der Werkstückautomation in der Branche aus. Das gilt speziell auch für die 6-Seiten-Bearbeitung. Die zunehmend erforderliche Flexibilität und die sinkenden Losgrößen bis hin Fachkräftemangel werden ganz einfach die Nachfrage nach solchen Lösungen weiter steigern. Laut SPINNER automation zeigt sich das in der Automobilindustrie und Medizintechnik ebenso wie in der Luft- und Raumfahrt oder der Luxusgüter- und Verteidigungsindustrie. In vielen KMU stelle die Automatisierung von Losgröße 1 ein wachsendes Segment dar. „Es kommt noch eines hinzu“, sagt Jauch. „Nimmt man eine Roboterzelle für das einfache Be- und Entladen von Werkstücken, kann sich diese schon bei moderater Laufzeitverlängerung in ein bis zwei Jahren amortisieren“, rechnet er vor. „Analog ist es in der Variante ROBOBOXtreme, die noch mehr Nutzeffekte bietet.“ Gute Rahmenbedingungen also.
Die SPINNER automation GmbH
SPINNER automation ist ein eng mit Spinner Werkzeugmaschinen verbundenes, eigenständig agierendes Unternehmen, das seinen Sitz in Markgröningen bei Ludwigsburg hat. 2002 gegründet, beschäftigt es heute rund 70 Mitarbeiter, mit denen ein Jahresumsatz von circa 20 Millionen Euro erwirtschaftet wird. Als Anbieter hochspezialisierter Automatisierungslösungen für das Drehen und Fräsen integriert SPINNNER automation die Hard- und Software sowie den Prozess in einem ganzheitlichen Ansatz. In Abgrenzung zu Standardsystemen wie Stangenladern oder Palettenwechslern werden individuelle Lösungen nach Kundenanforderung entwickelt, deren zentraler Ansatz somit in der Kombination von mechanischer, softwareseitiger und prozessualer Expertise liegt. Entscheidend für den Erfolg von SPINNER automation ist die Softwareentwicklung, die insbesondere die wirtschaftliche Automatisierung von Losgröße 1 ermöglicht. Schwerpunkte der Softwareentwicklung liegen zudem auf Benutzerfreundlichkeit, Integration in den CAD/CAM-Prozess und Einbindung in übergeordnete Systeme für die automatisierte Auftragsübertragung und Prozesssteuerung. Die Skala der Projekte reicht von der einfachen Roboterzelle für das Be- und Entladen von Werkstücken bis zu komplexen Fertigungsstraßen samt Laserbeschriftung, Werkstückvermessung und Waschanlage. Dabei decken die Lösungen neben Dreh- und Fräsprozessen auch unterschiedlichste Werkstücke wie Sägeabschnitte, Gussteile oder komplexe Rohlinge ab. Zugleich reicht das Spektrum vom Mikroteil bis hin zum Werkstück mit 200 kg Gewicht. Die Kundenbasis von SPINNER automation ist breit gefächert, umfasst vor allem den Mittelstand, aber auch größere Industrieunternehmen, die branchenübergreifend in der Automobilindustrie, Medizintechnik, Luft- und Raumfahrt sowie der Luxusgüter- und Verteidigungsindustrie angesiedelt sind.
