Beim Spindelhubgetriebe-Hersteller ZIMM automatisieren KUKA Roboter die flexible Fertigung von 30 unterschiedlichen Werkstücktypen – vom Rohling bis zum fertigen Bauteil.
Das österreichische Unternehmen ZIMM produziert Spindelhubgetriebe in Premiumqualität – und wertet auch die eigene Produktionsumgebung auf. Kürzlich hat das Unternehmen eine vollautomatisierte, modulare Fertigungszelle in Betrieb genommen – umgesetzt von Vischer & Bolli Automation und HBI Robotics, ausgestattet mit zwei KUKA Robotern. Die Zelle entlastet die Mitarbeiter, erhöht die Produktivität und macht das Unternehmen wettbewerbsfähig.
Unter der Hebebühne in der Autowerkstatt, zur Überbrückung von Höhenunterschieden in industriellen Förderanlagen oder als Antrieb von Parabolantennen – die Spindelhubgetriebe des österreichischen Premiumherstellers ZIMM verrichten ihren Dienst meist, ohne dass sie ins Auge fallen. Die Produktion der Getriebe am Hauptsitz des Unternehmens im vorarlbergischen Lustenau ist jedoch ein echter Blickfang: Eine Fünfachsen-Fräsmaschine des Herstellers GROB sorgt dafür, dass aus dem Rohmaterial – Alu- und Guss-Würfeln in verschiedenen Größen – verwertbare und hochpräzise Bauteile entstehen. Das Besondere: Die Werkzeugmaschine ist Teil einer modularen Fertigungszelle, in der das Be- und Entladen der Werkstücke und deren anschließende Nachbearbeitung vollautomatisiert abläuft – mithilfe von zwei KUKA Robotern.
Werkstückautomatisierung erhöht Produktivität und Effizienz
Bis vor kurzem war der Weg zum fertigen Bauteil noch etwas mühsamer: „Beim reinen Paletten-Handling wurden bislang meistens Werkstücke manuell auf Paletten gespannt“, erklärt Marcel Haltiner, Leiter Automation bei der Vischer & Bolli Automation GmbH. „Das war zum einen zeitaufwändig, zum anderen auch kostspielig. 50 Maschinenpaletten zum Beispiel kosten schnell 200.000 Euro oder mehr, wobei jede Palette zusätzlich noch eine Spannvorrichtung braucht. Zudem musste immer manuell auf- und abgespannt werden.“
Um die Produktion von ZIMM effizienter zu gestalten und gleichzeitig produktiver zu machen, entwickelte Vischer & Bolli Automation GmbH Lindau eine Automatisierungslösung. Eine modulare Roboterzelle, bestückt mit einem KR QUANTEC und einem KR AGILUS von KUKA, übernimmt vollautomatisch die Aufgaben, die bislang aufwändig von Hand aus-geführt werden mussten: Die Materialzuführung der Fünfachsen-Fräsmaschine, die automatisierte Nachbearbeitung der Werkstücke und die Ausgabe der fertigen Getriebekomponenten.
Wirtschaftliche Fertigung ab Losgröße eins möglich
Das Rohmaterial servieren die Mitarbeiter noch buchstäblich auf dem Silbertablett: Statt wie bisher händisch Maschinenpaletten zu bespannen, bestücken die Mitarbeiter von ZIMM nun aber sogenannte Tablare innerhalb eines Liftsystems. Die 4 Meter hohe Liftanlage, die pro Tablar bis eine Tonne Gewicht aufnehmen kann, nutzt den Raum der Produktionshalle nach oben aus, um Rohmaterial und bearbeitete Endprodukte zu la-gern, auch die Spannvorrichtungen und gegebenenfalls Werkzeuge werden in dem Liftsystem gelagert. In größeren Hallen können sogar Liftsysteme mit bis zu 16 Metern Höhe integriert werden.
Anschließend beginnt die Arbeit der angeschlossenen Roboterzelle. Ein KR QUANTEC Roboter vom Typ KR 240 R2900 Ultra entnimmt zunächst die mit Rohteilen bestückten Tablare aus dem Liftsystem und legt sie auf einen Vorsatztisch. Anschließend positioniert der Roboter vier Rohteile automatisch in einer Vorrichtung und setzt diese in die Fräsmaschine ein. „Die Maschine kann etwa 30 verschiedene Bauteile in Losgrößen zwischen 1-200 aus Aluminium und Gusseisen fertigen“, erklärt Marcel Haltiner und ergänzt: „Durch die Beladung der Vorrichtung außerhalb der Maschine vermeiden wir unnötige Stillstandzeiten. Indem der Roboter nur die bestückten Vorrichtungen be- und entlädt, können wir den gesamten Prozess noch effizienter gestalten.“
Während die Fräsmaschine die vier Werkstücke bearbeitet, bestückt der KR QUANTEC eine weitere Vorrichtung. Sind die Bauteile von beiden Seiten fertig bearbeitet, der Wendevorgang erfolgt ebenfalls automatisiert, legt sie der Roboter auf dem Nachbearbeitungsplatz in der Zelle ab. Dort entgratet und reinigt sie ein KR AGILUS vom Typ KR 10 R900-2. Der Leitrechner der Roboterzelle übernimmt dabei die gesamte Organisation der Masterzelle. „Der nächste Schritt der Automatisierung sieht vor, dass in einem weiteren Prozessschritt sämtliche Messparameter geprüft werden sollen. Über eine Feedback-Schleife zur Fräse lassen sich dann Toleranzabweichungen übermitteln und automatisch korrigieren“, gibt Marcel Haltiner einen Ausblick.
48 Stunden oder mehr mannlos fertigen
Hat ein Bauteil alle Schritte durchlaufen, sortiert der KUKA Roboter es wieder auf seinen Platz auf dem Tablar, das anschließend im Liftsystem geparkt wird. Die Mitarbeiter brauchen auf der anderen Seite lediglich noch die fertigen Produkte zu entnehmen. Für ZIMM bedeutet die Roboterzelle eine enorme Weiterentwicklung der Produktionsprozesse. „Die Automatisierung erlaubt es uns unter anderem, in mannlosen Schichten nachts und am Wochenende zu produzieren, was unsere Produktivität und Wettbewerbsfähigkeit erhöht“, sagt Hardy Ponudic, Produktionsleiter bei ZIMM.
Was vorher mit großem Personal- und Zeitaufwand manuell erledigt werden musste, führen nun die Roboter in der Zelle aus. „Dadurch werten wir unsere Arbeitsplätze auf, weil Mitarbeiter nun zu Zellenbedienern weitergebildet werden“. Im Zuge des Fachkräftemangels wird es auch für ZIMM immer schwieriger, qualifizierte Mitarbeiter zu finden. Durch die Automatisierung lassen sich Mitarbeiter, die bislang hauptsächlich das Magazin der Fräse bestückt haben, in anderen Bereichen einsetzen, wo sie sich auf wert-schöpfende Tätigkeiten konzentrieren können. „Unsere Lösung läuft weitegehend ohne weiteres Zutun und entlastet die Mitarbeiter vor allem von wenig anspruchsvollen Auf-gaben wie dem Ein- und Ausspannen von Werkstücken“, sagt Marcel Haltiner. Zudem ermöglicht die Roboterzelle flexibles Arbeiten: Über die Integration einer mobilen Kommunikationslösung lassen sich beispielsweise Meldungen an ein Smartphone schicken. Der alarmierte Mitarbeiter kann dann entscheiden, ob ein Eingreifen notwendig ist.
Zentrales Leitrechnersystem, unbegrenzte Möglichkeiten
Gesteuert werden alle Prozesse innerhalb der Zelle über einen Leitrechner, der auch in das ERP-System integriert werden kann. Er übernimmt etwa die Auftrags- und NC Programmverwaltung, die Koordination der Werkstücke, steuert die Peripheriegeräte und liefert Informationen über laufende und anstehende Prozesse. Durch den modularen Aufbau der Zellen sieht Haltiner nahezu unbegrenzte Möglichkeiten für den Einsatz: „Maschinen- und Formenbau, Medizintechnik, der Automotive-Bereich – im Prinzip bieten wir die Möglichkeit für den Einstieg in die Automatisierung für sämtliche Zer-spanungsunternehmen.“ Denn dass die Zukunft des Werkzeugmaschinenbaus automatisiert ist, davon ist Marcel Haltiner überzeugt. Vor allem was das Handling von Teilen angeht, sieht er in Sachen Wirtschaftlichkeit und Machbarkeit in Zukunft kaum eine andere Möglichkeit. ZIMM hat diesen Trend erkannt: Die Gespräche für den Bau einer weiteren Roboterzelle laufen bereits.
Autor: Sebastian Schuster
KUKA, Global PR & Content Manager
Sebastian.Schuster@kuka.com
www.kuka.com
Das Unternehmen hat kürzlich eine vollautomatisierte, modulare Fertigungszelle in Be-trieb genommen – ausgestattet mit zwei KUKA Robotern.
ZIMM produziert Spindelhubgetriebe, die zum Beispiel in der Papierindustrie beim He-ben und Senken von großen Papierrollen eingesetzt werden.
Ein Mitarbeiter bestückt das vier Meter hohe Liftsystem mit Rohlingen aus Aluminium und Gusseisen.
Ein KR QUANTEC von KUKA entnimmt die Palette mit Rohlingen, nachdem diese in die Zelle eingeschleust wurde.