EGS Automation GmbH

Verkettete 🔗 Magnesiumbearbeitung mit Roboter & Palettiersystem zuverlĂ€ssig automatisiert

Artikel, letzte Änderung: , Autor : heikor

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Verkettung von zwei Bearbeitungszentren und Laserkennzeichnung der WerkstĂŒcke zwölf Stunden auonom ohne Bedienereingriff

Verkettete 🔗 Magnesiumbearbeitung mit Roboter & Palettiersystem zuverlĂ€ssig automatisiert

Magnesium ist das Leichtbaumetall mit der niedrigsten Dichte, die bei rund einem Viertel der Dichte von Stahl und rund 35% unter der von Aluminium liegt. Wenn man in der Fachliteratur nachschlĂ€gt, erfĂ€hrt man, dass niedrige ZerspankrĂ€fte bei der Bearbeitung charakteristisch sind, was wiederum einen geringen Werkzeugverschleiß zur Folge hat. Abgebildet auf die Automation eines Zerspanungsprozesses bedeutet das sehr hohe Anforderungen an die ZuverlĂ€ssigkeit und technische VerfĂŒgbarkeit der Automation sowie an die WerkstĂŒckautonomie. Auf den Punkt gebracht: Die Anlage muss lange zuverlĂ€ssig und ohne Störung laufen und dabei einen großen WerkstĂŒckpuffer fĂŒr Roh- und Fertigteile bieten, der einerseits jederzeit nachgefĂŒllt und entleert werden kann, aber auch ausreichend KapazitĂ€t bieten muss um ohne Bedienereingriff eine Nacht oder ein Wochenende durchzulaufen. Im konkreten Fall erfolgt die Bearbeitung der beiden WerkstĂŒckseiten nacheinander auf zwei Maschinen, auf dem ersten Bearbeitungszentrum vierfach, auf der zweiten Maschine einzeln. Gleichzeitig soll der Bearbeitungsraum der Maschinen fĂŒr RĂŒstvorgĂ€nge und Anlaufteile hĂ€ndisch zugĂ€nglich sein. Als Zusatzprozess soll die Kennzeichnung der WerkstĂŒcke nach erfolgter Bearbeitung mit einem Data Matrix Code in den Automatisierungsablauf integriert werden.

Die Firma Schwab CNC Metallbearbeitung fertigt seit dem Jahr 2010 hochqualitative FrĂ€s- und Drehteile fĂŒr diverse Branchen. Bei dem WerkstĂŒck "Actuator Housing" handelt es sich um ein GehĂ€usebauteil aus Magnesium fĂŒr Lenkgetriebe von Kraftfahrzeugen, das bereits seit lĂ€ngerer Zeit im Hause Schwab bearbeitet wird. Eine krĂ€ftige StĂŒckzahlerhöhung der Abrufe, die eine Jahresausbringung von bis zu 250.000 Teilen erfordern, war der wesentliche Grund fĂŒr eine Automatisierung der Bearbeitung der Teile. Da das Unternehmen auch mit dem FachkrĂ€ftemangel zu kĂ€mpfen hat, werden die Mitarbeiter, die bisher den Prozess hĂ€ndisch bedient haben, fĂŒr andere TĂ€tigkeiten frei, wo sie dringend gebraucht werden.

Ausgangspunkt fĂŒr den Automatisierungsprozess war ein vorhandenes Bearbeitungszentrum Brother Speedio S1000, in dem eine Seite der WerkstĂŒcke in eine 4fach-Aufspannung bearbeitet werden. Die vorhandene Spannvorrichtung, in die die Bauteile bisher hĂ€ndisch eingelegt wurden, sollte mit möglichst wenigen Modifikationen automatisch bestĂŒckt werden. Die Bearbeitungszeit und der WerkstĂŒckwechsel liegen in Summe bei circa sechs Minuten fĂŒr vier Teile, was auch die taktzeitbestimmende Vorgabe fĂŒr die Automation war. An der Maschine wurde eine seitliche Beladeluke nachgerĂŒstet, die sowohl in den Sicherheitskreis der Maschine als auch in den Sicherheitskreis der Roboterzelle eingebunden wurde. Bei der Auswahl des passenden Roboters spielte die erforderliche Reichweite eine entscheidende Rolle. Um alle Positionen auf der Vorrichtung zu erreichen, muss der Roboter relativ weit in die Maschine eintauchen.

Die zweite wichtige Vorgabe war die Autonomie der Automationsanlage. Die Anlage sollte möglichst 12 Fertigungsstunden autonom fertigen können. DafĂŒr muss eine SpeicherkapazitĂ€t fĂŒr 480 Rohteile und 480 Fertigteile vorhanden sein. Die Bauteilabmessung des geometrisch komplexen WerkstĂŒcks betragen grob 145x135x50mm, das Gewicht liegt bei rund 200 Gramm. FĂŒr diese voluminöse Teilebevorratung und Bereitstellung wurde der SUMO Ecoplex2 von EGS eingesetzt. Es handelt sich dabei um ein Palettiersystem fĂŒr WerkstĂŒcktrĂ€ger bis zu einer GrĂ¶ĂŸe von 600x400mm. Die WerkstĂŒcktrĂ€ger werden gestapelt bevorratet, depalettiert dem Roboter zur Teileentnahme zur VerfĂŒgung gestellt und nach BefĂŒllung mit Fertigteilen zurĂŒck palettiert. In der verwendeten speziellen AusfĂŒhrung mit Zu- und AbfĂŒhrbĂ€ndern betrĂ€gt die KapazitĂ€t sechs WerkstĂŒcktrĂ€gerstapel fĂŒr Roh- und Fertigteile. Diese große Autonomie ist durch eine spezielle, verstĂ€rkte BandausfĂŒhrung möglich. Als WerkstĂŒcktrĂ€ger wurden handelsĂŒbliche, automatisierungsgerechte und stapelfĂ€hige KunststoffbehĂ€lter ausgewĂ€hlt. Die werkstĂŒckspezifischen Inlays, in denen die Bauteile exakt positioniert aufgenommen werden, wurden von EGS konstruiert und von Schwab mit den eigenen FertigungskapazitĂ€ten hergestellt. Die richtige Gestaltung von WerkstĂŒcktrĂ€gern ist fĂŒr die ZuverlĂ€ssigkeit der spĂ€teren Automation elementar und gehört daher in die Verantwortung eines Spezialisten.

Eine ebenfalls wichtige Kernkomponente ist die Greiftechnik. Beim Engineering und der Fertigung der eigentlichen Greiferfinger, sowie der geometrisch optimalen Positionierung der Greifmodule an der Roboterhand im Hinblick auf genaue Positionierung, sicheren Griff und optimale ZugĂ€nglichkeit in allen Greifpositionen kommt die langjĂ€hrige Erfahrung von EGS zur Geltung.  Die zweite Seite der WerkstĂŒcke wird in einer zweiten Maschine bearbeitet, einer Brother Speedio S700. Auch hier erfolgt die automatische Beladung seitlich durch eine spezielle Beladeluke. Die Bearbeitung der zweiten Seite ist weitaus weniger umfangreich und dauert daher deutlich kĂŒrzer und erfolgt hier einzeln. Da die erste Maschine fĂŒr den Anlagentakt bestimmen ist, mĂŒssen aus dieser immer direkt nach Bearbeitungsende die vier bearbeiteten WerkstĂŒcke entnommen und vier neue Rohteile eingelegt werden. Zur Zwischenablage fĂŒr die Halbfertigteile dient eine kombinierte Ablage- und Wendestation mit vier WerkstĂŒckaufnahmen. Hier legt der Roboter die Bauteile auf und holt sie gewendet zur Beladung der zweiten Maschine wieder ab. In beiden Maschinen werden die Bauteile nach der Bearbeitung und vor dem Entnehmen mittels einer BlasdĂŒse, die am Roboterwerkzeug angebracht ist, weitestgehend vom KĂŒhlschmiermittel befreit, um eine unnötige Verschleppung zu vermeiden.

Nach erfolgter Bearbeitung muss auf jedem Bauteil noch ein Datamatrix Code aufgebracht werden. Als Anlagenhersteller ist EGS Automatisierungstechnik fĂŒr die Einhaltung der Lasersicherheit verantwortlich. Dies wird durch entsprechende Schutzeinrichtung am Greifwerkzeug realisiert sowie entsprechender Sensorik, die sicher ĂŒberwacht, dass der Laser nur arbeiten kann, wenn die Schutzabschrankung den Kennzeichnungsbereich sicher abdeckt. WĂ€hrend der Beschriftung wird das WerkstĂŒck vom Roboter sicher und genau in Position gehalten, die entstehenden DĂ€mpfe werden abgesaugt. Der aufgebrachte Code enthĂ€lt die Information zum Fertigungsdatum sowie eine fortlaufende Nummer. Nach erfolgter Kennzeichnung legt der Roboter das Fertigteil zurĂŒck in einen WerkstĂŒcktrĂ€ger, der im Palettiersystem SUMO Ecoplex2 auf einen Fertigteilstapel abpalettiert wird und dort vom Bedienpersonal je nach VerfĂŒgbarkeit entnommen werden kann. Die WerkstĂŒcktrĂ€gerstapel der Roh- und Fertigteile werden an einer Bedienseite der Anlage aufgestellt und entnommen. Es besteht die Möglichkeit diese an anderer Stelle vorzubereiten und von einem speziellen Wagen ergonomisch auf das Band ĂŒberzuschieben. Die Anlage lĂ€uft grundsĂ€tzlich bis zu 12 Stunden autark, es können aber auch jederzeit zwischendurch vorhandene Fertigteile entnommen oder neue Rohteile eingebracht werden.

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