Zeitschriften | SCHLEIFEN + POLIEREN

Modulare Ladesysteme für Schleifmaschinen

Präzise bewegt sich der Gelenk-armroboter, entnimmt mit dem Doppelgreifer das fertige Werkstück, spannt das nächste ein und tauscht – während nebenan geschliffen wird – in der Nachbarzelle das bearbeitete Werkstück gegen einen Rohling. Das alles läuft im Ladesystem exLoad auf einer STUDER S33 ohne menschlichen Eingriff.

Automatisierung senkt die Fehlerquote, beschleunigt den Ablauf, hebt die Qualität und schützt die Mitarbeiter, die sich – entlastet von ergonomischen Fehlbewegungen und körperlichen Überlastungen – ganz auf die Kontrolle konzentrieren können. Den Lader flexLoad hat das Team von Simon Bramhall, Teamleiter Automation, in Abstimmung mit STUDER entwickelt. Es arbeitet bei UNITED GRINDING North America daran, zusätzliche Automationskompetenz für die Konzipierung und Projektierung von Software, Design und Integration der Systeme aufzubauen.

Modulares Zelldesign

„Wichtige Kriterien waren die Grundfläche des Systems, seine Nutzlastgröße und wettbewerbsfähige Lade- und Entladezeiten“, fasst Bramhall die Herausforderungen zusammen, vor denen sein Team bei der Entwicklung von flexLoad stand. Ihre Lösung dafür ist ein sechsachsiger Roboter, der auf einer siebten Achse in die Maschine zum Werkstückwechsel einfahren kann. „Ein Großteil des Marktes braucht maßgeschneiderte Lösungen, weshalb die Entwicklung eines Standardladesystems wie flexLoad eine besondere Herausforderung darstellte“, betont Bramhall. „Wichtig war es deshalb, ein modulares Zelldesign zu entwickeln, das möglichst einfach auf kundenspezische Anwendungen angepasst werden kann.“

Ebenfalls bei UNITED GRINDING North America wurde die Kombination aus einer BLOHM PLANOMAT HP und dem kollaborierenden Roboter CR-7 von Fanuc präsentiert, die wie flexLoad auf der International Manufacturing Technology Show (IMTS) in Chicago Weltpremiere feierte. Der Roboter, der durch den Einsatz sensorischer Elemente in den Gelenken selbst kleinste Berührungen registriert, kann ohne Sicherheitsgitter mit Menschen zusammenarbeiten. Um jede Gefährdung zu vermeiden, stoppt er bei Körperkontakt und kann dann sogar manuell bewegt werden – etwa zur Entnahme eines Werkstücks für die Qualitätskontrolle –, bevor er seine Aufgabe erneut aufnimmt. Diese Rücksicht in Sekundenbruchteilen ermöglicht nicht nur die Zusammenarbeit von Mensch und Maschine, sondern spart auch Raum.

Automatisierte Lader und Wechsler bieten die Unternehmensmarken der UNITED GRINDING Group seit vielen Jahren in verschiedenen Ausführungen an. So sind beispielsweise für die Schleif- und Erodiermaschinen von WALTER verschiedene Wechsler von Schleifscheiben und Elektroden beziehungsweise verschiedene Beladesysteme für Werkzeuge verfügbar – vom Toplader bis zu Robotladern. Ein Wechsel von Werkzeugen und Werkstücken ist sehr anspruchsvoll. Je nach Geometrie und Gewicht sind andere Greifpunkte und unterschiedliche Aufspannungen der Teile erforderlich, die wiederum je nach Aufgabengebiet mit verschiedenen Toleranzen gefertigt werden. Schließlich reicht das Spektrum der Fertigung von kleinen Einspritzdüsen bis zu den üppigen Lagern von Kurbelwellen für Containerschiffe.

Der automatische Werkstückwechsel lässt sich oft durch integrierte Portallader bewältigen, etwa mit den Ladesystemen von STUDER: smartLoad lässt sich als Standardlösung für die S11 auf die Bedürfnisse des Kunden anpassen; easyLoad eignet sich ideal für größere Werkstücke bis Durchmesser 50 mm und Länge 300 mm; ecoLoad ist eine wirtschaftliche und kompakte Automatisierung, bei der Werkstücke (z.B. Bohrerrohlinge) entweder über ein Karussellmagazin oder einzeln mittels extern beladenem Shuttle zugeführt werden können. Die in die Schleifmaschinensteuerung integrierte Programmierung und die Teaching-Funktion erleichtern die Programmierung und Positionierung des Laders.

Mit solchen Portalladern und mit Robotern fokussiert sich die UNITED GRINDING Group auf die Anforderungen der Kunden. Hierfür arbeitet sie eng mit Anwendungstechnikern und Vertriebsteams zusammen. „Die Erfahrung lehrt“, so Bramhall, „dass unsere Kunden nach schlüsselfertigen Lösungen suchen.“ Auf Basis von Lastenheften, die die speziellen Anforderungen beschreiben, entwickelt die Gruppe maßgeschneiderte Lösungen. Faktoren wie Form, Größe und Gewicht der Werkstücke lassen sich nur schwer durch Standardlösungen abdecken.

Vorteile der Automatisierung

Das Resultat der Automatisierung ist weit mehr als die automatische Beladung: eine effektivere Auslastung der Maschinen und die Erhöhung der Produktionsautonomie, beispielsweise in Nachtschichten oder an Wochenenden; schlankere Abläufe, die sich über mehrere Stationen erstrecken und verschiedene Prozessschritte integrieren. Daneben bietet Automatisierung eine ganze Reihe weiterer Vorteile:

• Parallelisierung von Prozessen: „Schon während der Bearbeitung von Werkstücken können gleichzeitig Teile in anderen Stationen gereinigt oder automatisch vermessen werden“, so Viktor Ruh, Verkaufsingenieur und Produktmanager bei Mä­gerle AG Maschinenfabrik. Stationen zum Schleifen, Messen, Laden und Entladen können in einer Automationszelle mit ei­ ner MÄGERLE Schleifmaschine untergebracht sein. „Die Zellensteuerung sorgt dann dafür, dass die Abläufe eingehalten werden und der Bediener einen möglichst kleinen Manipulationsaufwand hat.“

• Statistische Auswertungen: Umfang­ reichere Auswertungen werden möglich, die gestatten, systematische Fehler zu erkennen, etwa den Einfluss der Umgebungstemperatur oder systematischer Schwingungen. Durch die Automation wird der Ablauf sicherer und kalkulierba­ rer in Dauer und Kosten und die Verfüg­ barkeit des Systems wird erhöht.

• Schutz der Maschinen: Schwergewichtige Werkstücke etwa kann ein Laderoboter mit höherer Präzision posi­tionieren.

• Effektiver Einsatz von Fachkräften: Die Kapazitäten der Mitarbeiter erschöpfen sich nicht in Routineaufgaben – sie können sich auf Ablaufsicherung und Problemlösungen konzentrieren.

„Automatisierung überschreitet die Grenzen der einzelnen Maschine und bildet größere Zusammenhänge“, fasst Dr. Michael Gebhardt, VP of Operations bei UNITED GRINDING North America, zusammen. „Wird ein Prozess automatisiert, muss er eine gewisse Prozessfähigkeit aufweisen.“ Das bedeutet im Umkehrschluss, dass das Automatisieren eines Prozesses zu einer Prozessverbesserung führt. Gepaart mit der Standardisierung und Wiederholbarkeit, die Voraussetzungen für die Automatisierung von Prozessen sind, führt dies zu einer höheren Qualität – zum Feinschliff für die ganze Produktion.

 

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