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Innovative Automatisierung von Werkzeugmaschinen - Automation als Ausweg

Mit einem klugen Schachzug ist es dem Automobilzulieferer SM France gelungen, die Fertigungskapazitäten für ein stark nachgefragtes Getriebebauteil zu verdoppeln. Ein intelligentes, dreistufiges Automatisierungskonzept für zwei Werkzeugmaschinen brachte die Lösung. SM France gehört zur Saarmetall-Gruppe und hat sich als Automobilzulieferer einen Namen gemacht. Das Unternehmen
mit Sitz im französischen Sarreguemines ist auf Bauteile für Getriebe in Großserien spezialisiert. Das Produktionswerk präsentiert sich mit modernem Maschinenpark und schlanker Organisation bestens aufgestellt. Die Auftragslage ist hervorragend, weshalb man bei SM France an sechs Tagen die Woche rund um die Uhr im Drei-Schicht-Betrieb arbeitet.
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Innovative Automatisierung von
Werkzeugmaschinen - Automation als Ausweg
ANWENDUNGSBERICHT
Mit einem klugen Schachzug ist es dem Automobilzulieferer
SM France gelungen, die Fertigungskapazitäten für ein
stark nachgefragtes Getriebebauteil zu verdoppeln. Ein
intelligentes, dreistuges Automatisierungskonzept für zwei
Werkzeugmaschinen brachte die Lösung.
SM France gehört zur Saarmetall-Gruppe und hat sich als
Automobilzulieferer einen Namen gemacht. Das Unternehmen
mit Sitz im französischen Sarreguemines ist auf Bauteile für
Getriebe in Großserien spezialisiert. Das Produktionswerk
präsentiert sich mit modernem Maschinenpark und schlanker
Organisation bestens aufgestellt. Die Auftragslage ist
hervorragend, weshalb man bei SM France an sechs Tagen die
Woche rund um die Uhr im Drei-Schicht-Betrieb arbeitet.
SM France produziert unter anderem im Auftrag von ZF
Friedrichshafen Antriebsräder für deren Acht-Gang-
Automatikgetriebe. Die Bearbeitung des Antriebsrades erfolgt
in drei Schritten. Der Stahlrohling durchläuft im ersten Schritt
auf einem Drehzentrum mehrere Bearbeitungsschritte, daran
schließt sich das hochpräzise Räumen der Innenverzahnung an
einer Räummaschine an bevor im letzten Schritt die Teilereinigung
erfolgt.
Bis vor kurzem erfolgten die Be- und Entladung der Maschinen
sowie deren Verkettung noch manuell. Dazu Winfried Maul,
Mitglied der Geschäftsleitung der SM France: „Wir konnten dem
ständig steigenden Teilebedarf mit dem hohen Handarbeitsanteil
an den Maschinen nicht länger gerecht werden. Als Ausweg aus
dieser Kapazitätsproblematik sahen wir nur, die unproduktiven
Nebenzeiten der Maschinen zu verkürzen. Und dafür gab es nur
eine Lösung: Automation.“
Auf der Fachmesse Motek suchten die SM France-Verantwortlichen
nach einem geeigneten Systemintegrator für die Automation
der beiden Werkzeugmaschinen. Nach Analyse einiger
potenzieller Lösungen von unterschiedlichen Anlagenbauern
machte ein Vorschlag der EGS Automation aus Donaueschingen
das Rennen. Sehr zur Freude von Heiko Röhrig, dem dortigen
Vertriebsleiter, der sich mit seinem Team um eine gleichermaßen
efziente wie exible Lösung bemüht hatte: „Die Automation
von Werkzeugmaschinen ist seit vielen Jahren eine EGS-
Kernkompetenz. Dennoch zählte die Aufgabenstellung in diesem
Fall zu den anspruchsvolleren Automatisierungsvorhaben, da
zusätzliche Bearbeitungsschritte zu integrieren waren und
beide Maschinen auf engem Raum möglichst exibel verkettet
werden sollten. Zusätzlich haben wir uns um eine besonders
anwenderfreundliche Lösung bemüht, da man bei SM France bis
dato noch keinerlei Erfahrung in Sachen Robotik hatte.“
Dreistuges Automatisierungskonzept für zwei
Werkzeugmaschinen
Der Blick auf das Anlagenlayout unterstreicht die Engineering-
Kompetenz und das Know-how der EGS-Mannschaft, die ein
maßgeschneidertes Automatisierungskonzept mit drei Yaskawa-
Robotern entwickelte, das exakt den bestehenden Anforderungen
entspricht. Im Wesentlichen besteht die Lösung aus drei
Modulen, von denen das Erste für die Beladung des Drehzentrums
sorgt während das Zweite die Entladung der Maschine sowie
nachgelagerte Arbeitsschritte erledigt. Modul 3 bedient die
Räummaschine und übernimmt die Übergabe der Antriebsräder an
die angeschlossene Teilereinigungsanlage.
Die zu bearbeitenden Stahl-Rohlinge wiegen maximal sechs
Kilogramm und haben je nach Variante einen Außen-Durchmesser
von 90 bis 110 Millimeter bei einer Länge von 130 Millimeter. Den
Transport der Drehteile über alle Stationen hinweg übernimmt ein
Werkstückträgersystem im Palettenformat 1000 x 1200 Millimeter.
Dank der großzügigen Dimensionierung kommen 60 Antriebsräder
auf einem Werkstückträger unter. Durch entsprechende
Stapelsysteme lassen sich die jeweiligen Module mit zwei oder vier
Paletten bevorraten, was eine Anlagenautonomie von mehreren
Stunden ermöglicht.
Roboter 1 + 2: Be- und Entladung des Drehzentrums
Für die Beladung des vierspindligen Drehzentrums von HK-CON
ist ein Motoman HP20D zuständig, der die Beladeeinrichtung der
Werkzeugmaschine mit zwei Rohlingen bestückt. Dazu greift der
Sechsachser nacheinander die benötigten Teile aus der Palette
und legt sie präzise an denierter Position in der Übergabeeinheit
der Maschine ab – fertig. Entscheidend für die Wahl des HP20D
an dieser Station war dessen große Reichweite bei gleichzeitig
kompakter Bauweise. Die ausgezeichnete Dynamik des Roboters
spielt bei der nicht taktzeitkritischen Beladung der Maschine nur
eine untergeordnete Rolle.
Das sieht bei Modul 2, zuständig für die Entnahme der Teile anders
aus. Auch hier kommt ein HP20D zum Einsatz, der allerdings
stärker gefordert ist, wie Heiko Röhrig erklärt: „Der Sechsachser
muss nicht nur die bearbeiteten Drehteile von der Übergabeeinheit
der Maschine entnehmen und in Leerpaletten ablegen, sondern
dazwischen zwei weitere Positionen anfahren. An der ersten
Station steht die Reinigung der Teile mit Druckluft an, an der
zweiten Station sind Mess- und Markieraufgaben im Sinne einer
Hundertprozentprüfung zu erledigen. Ohne die hohe Performance
des Motoman HP20D wären die geforderten Taktzeitvorgaben nicht
einzuhalten.“
Master des Moduls 3: ein Motoman MH50
Nach der Drehbearbeitung steht das Räumen der Innenverzahnung
an. Auf eine automatische Verkettung des Drehzentrums mit
der Räummaschine hat die SM France aber aus gutem Grund
verzichtet: „Unsere Räummaschine mit drei Räumstationen
ist sehr leistungsfähig und hat bei voller Auslastung des
vorgeschalteten Drehzentrums noch immer Kapazitäten frei. Diese
Kapazitäten nutzen wir regelmäßig für andere Aufgaben, so dass
eine starre Verkettung nicht in Frage kam“, so Winfried Maul.
Um ein Höchstmaß an Flexibilität zu gewährleisten, setzte
EGS auf eine manuelle Verkettung der Maschine. Um dennoch
eine entsprechende Autonomie sicherzustellen, verfügt die
Maschine über einen Speicher für vier Paletten mit insgesamt
240 Werkstücken. Das Be- und Entladen der Räummaschine
erledigt der Motoman MH50 mit einem Doppel-Dreifach-Greifer
auf besonders elegante Weise. Dank des genialen Greifwerkzeugs,
einer EGS-Eigenkonstruktion, gelingt der Werkstückwechsel
zeitsparend und ohne Zwischenablage. Möglich macht es eine
pneumatische Verstellmöglichkeit der einzelnen Greifer, durch die
sich das Greifersystem auf die unterschiedlichen Rastermaßen der
Räummaschine und der Pufferpalette automatisch anpasst.
Neben dem Be- und Entladen der Maschine übernimmt der
Motoman MH50 einige weitere Handhabungsaufgaben. Dabei
fährt der Roboter mit den Werkstücken eine Zentrifuge sowie
eine Druckluft-Abblasstation an ehe er die Getrieberäder in
die Waschkörbe für die Teilereinigungsanlage ablegt. „Der
Motoman MH50 ist der perfekte Roboter für diese komplexe
Aufgabenstellung. Mit 50 Kilogramm verfügt er über die nötige
Traglast, baut aber für einen Roboter seiner Klasse äußerst
kompakt. Außerdem kann der schnelle und präzise MH50
alle anzufahrenden Stationen dank vorbildlicher Reichweite
problemlos bedienen“, so Heiko Röhrig.
EGS Automatisierungstechnik GmbH
Raiffeisenstraße 2
D-78166 Donaueschingen
fon +49 (0) 771 185 90 80-0
fax +49 (0) 771 185 90 80-99
vertrieb@egsgmbh.de
www.egsgmbh.de
EGS/042014
Robotiklösung überzeugt auf ganzer Linie
Auch die komplette Mannschaft bei SM France ist mittlerweile
von den Robotern angetan. Das war nicht immer so, wie sich
Winfried Maul erinnert: „Als die Idee zur Automatisierung der
Maschinen mit Robotern aufkam, sah man das in der Belegschaft
zunächst kritisch. Nachdem sich Befürchtungen hinsichtlich
Arbeitsplatzsicherheit und Problemen mit der Bedienung als
vollkommen unbegründet erwiesen, sind die Mitarbeiter heute
begeistert von den Robotern. Kein Wunder, die Arbeitsinhalte
sind weit interessanter als früher, viele Mitarbeiter verfügen
heute durch ihr erworbenes Robotik-Know-how über eine
wertvolle Zusatzqualikation und schwere, ungeliebte Tätigkeiten
übernehmen jetzt die Roboter. Was will man mehr?“
Aber nicht nur bei den Mitarbeitern, auch bei den Kunden
aus der Automobilindustrie kommt die Robotikinvestition gut
an. Führende Zulieferer und OEM setzen bei der Wahl ihrer
Unterlieferanten hohe Maßstäbe und vertrauen auf innovative
Unternehmen, die fortschrittliche und prozesssichere Lösungen
favorisieren. Auch unter diesem Aspekt war der erste Schritt in die
Automation für SM France ein voller Erfolg.
Das Wichtigste allerdings sind für Kaufmann Maul die Zahlen:
„Alles in allem ist es uns gelungen, die Kapazität dieser
Fertigungsinsel um rund 100 Prozent zu erhöhen. Neben der
Investition in das vierspindlige Drehzentrum geht dieser Erfolg
zum Großteil auf das Konto der Roboterautomation. Damit
hat die Automatisierungslösung von EGS unsere Erwartungen
übertroffen. Im nächsten Schritt geht es den unproduktiven
Nebenzeiten unseres gesamten Maschinenparks an den Kragen.
Die richtigen Partner für Automation kennen wir jetzt.“
Text: Ralf Högel
Kontaktdaten Saar-Metall-Gruppe: +49 681 6006 0,
www.saarmetall.de, info@saarmetall.de