Bei der Bestückung der Zerspanungsmaschine kommt es darauf an, dass nur absolut fehlerfreie Teile in die Maschine gelangen – und dafür sorgen insgesamt vier MOTOMAN-Roboter von Yaskawa: zwei MH12 und zwei MH5, die mit der Hochleistungssteuerung DX200 arbeiten.

Höchste Qualität: Handling-Roboter von YASKAWA

Bestückung von Drehbearbeitungsmaschinen für die Bearbeitung von Tempergussfittings

Von Björn Matern, Sales GI Robots & Products, YASKAWA Europe GmbH, Robotics Division

Die HK-CON Maschinenbau GmbH mit Sitz in Fulda plant und baut seit über 15 Jahren Hightech-Zerspanungsmaschinen. Für die Georg Fischer Fittings GmbH, einem Hersteller von Gussfittings, realisierte die HK-CON nun eine komplette Anlage. Sie ersetzt nicht nur drei Vorgängeranlagen, sondern erfüllt auch die hohen Kundenansprüche an Produktivität. Dabei erreicht sie beispielhafte Taktzeiten trotz enormer baulicher Komplexität. Die Bestückung übernehmen vier Handling-Roboter von YASKAWA: zwei MOTOMAN MH12 und zwei MOTOMAN MH5, die je mit einer Hochleistungssteuerung DX 200 betrieben werden.

Über 60 Mitarbeiter konstruieren und bauen bei der HK-CON Maschinenbau GmbH in Fulda auf knapp 4.000 qm Drehbearbeitungszentren. Dabei reicht das Spektrum von Einspindel- bis hin zu Doppelspindel-Dreh- und Fräszentren. Sie lassen sich unter anderem nutzen, um zu drehen, zu schleifen oder zu fräsen. Zu 99 Prozent wünschen die Kunden Komplettanlagen, die in ihre Prozesse eingebunden werden. Daneben bietet das Fuldaer Hightech-Unternehmen auch professionelle Dienstleistungen im Bereich Konstruktion und Wartung von Maschinen. Nicht zuletzt nutzen Kunden aus der Automotive-Branche die Lösungen von HK-CON, denn wie David Reinmold, Leiter Verkauf, versichert: „Mit unseren Lösungen können wir speziell in der Großfertigung die Stückkosten um oftmals über 50 Prozent senken und so die Produktionskosten drastisch senken.“ Das hat auch eine volkswirtschaftliche Komponente: Die geringeren Stückkosten machen es wieder rentabel, in Mitteleuropa zu produzieren.

Für die Georg Fischer Fittings GmbH mit Sitz im österreichischen Traisen hat HK-CON nun eine vollständige Zerspanungsanlage zur Bearbeitung von Tempergussfittings geplant und hergestellt. Die Herausforderungen bei dem Projekt: Mit der Anlage sollten insgesamt 35 verschiedene Endprodukte hergestellt werden können – und das bei sehr geringen Taktzeiten von fünf Sekunden pro Stück beim Teil mit der geringsten Taktzeit. Außerdem kommt es bei der Bestückung der Zerspanungsmaschine darauf an, dass nur absolut fehlerfreie Teile in die Maschine gelangen – und dafür sorgen vier MOTOMAN-Roboter von YASKAWA: zwei MH12 und zwei MH5, die mit der Hochleistungssteuerung DX200 arbeiten. Unterstützt werden sie dabei von einem Kamerasystem mit insgesamt sechs Kameras. Bei der Software der Steuerungen handelt es sich um die MotoPlus SDK; sie stellt als Schnittstelle die Kommunikation zu den Kameras her und regelt die Zusammenarbeit mit ihnen.

35 mögliche Endprodukte

Vereinfacht dargestellt ist die Anlage so aufgebaut: Es gibt zwei Drehbearbeitungszentren, die sich gegenüberliegen. Ihnen vorgeschalten befinden sich je zwei MOTOMAN-Roboter. Die Roboter sind über Kreuz angeordnet: Links unten und rechts oben befinden sich die gleichen Modelle – und umgekehrt. Diese Anordnung erwies sich als sinnvoll, um die notwendige Reichweite beim Beladen zu erreichen. Denn die Maschinen konnten aus Arbeitssicherheitsgründen nicht näher zusammengeschoben werden.

Die Anlage verfügt über einen Bunker für Schüttgut und einen Zuführtisch für Sonderteile, die über Paletten drehlagenorientiert zugeführt werden. Entweder kann die Anlage beidseitig via Massenzuführung bedient werden oder einseitig mit Sonderteilen. Die Teile werden immer sortenrein angeliefert. Insgesamt produziert die Georg Fischer GmbH mit dieser Anlage neun verschiedene Bauteiltypen an Gussfittings. Durch unterschiedliche Größen ergeben sich insgesamt 35 verschiedene Endprodukte. Bislang waren für deren Herstellung drei eigene Anlagen nötig. An der neuen Anlage von HK-CON kommt es darüber hinaus nur zu Umrüstzeiten, wenn ein anderes Bauteil bearbeitet werden soll. Unterschiedliche Größen können größtenteils ohne weitere Umstellung eingelegt werden.

Roboter und Kameras arbeiten zusammen

An jeder Seite befinden sich im Bereich der Roboter drei Kameras. Die ersten von ihnen sagen den MOTOMAN-Robotern, wo und wie die Teile ankommen und ob es sich um die gewünschten Bauteile handelt. An dieser Stelle könnten nicht gewünschte Gegenstände bereits aussortiert werden. Wenn es sich um einen gewünschten Bautypen handelt, schaut die Kamera auf grobe Mängel und übermittelt dem Roboter die exakte Drehlage und Position. Damit hat der Roboter alle Informationen, um es aufzugreifen. Hat er dies getan, tastet er das Teil auf Gussfehler ab und entsorgt es im Zweifelsfall in einer Kiste. Ist das Teil fehlerfrei, fährt der Handling-Roboter zur nächsten Kamera und dreht es drei bis vier Mal, so dass die Kamera alle sechs bis acht Seiten prüfen kann. An dieser Stelle prüft die Kamera, ob sich am Bauteil Angussreste befinden. Auch hier könnte der Roboter erneut aussortieren. Zudem erkennt die Kamera wie herum die Teile liegen, sodass der Roboter diese entweder in eine darauffolgende Wendestation oder direkt auf ein Band zum nächsten Roboter legt.

Richtige Teile, die fehlerfrei sind und richtig liegen werden zum nächsten Roboter befördert. Die dritte Kamera prüft, wo und in welcher Drehlage es sich befindet. Schließlich greift der zweite Roboter das Teil von außen und führt es dem Drehbearbeitungszentrum zu. Im Drehbearbeitungszentrum ist jede der beiden Maschinen doppelspindlig. Dadurch können die beiden Zerspanungsmaschinen je zwei Teile gleichzeitig bearbeiten und alle 20 Sekunden vier fertig bearbeitete Teile ausstoßen – beim Teil mit der geringsten Taktzeit. Die Maschine läuft pro Jahr in 690 Schichten. In dieser Zeit muss sie eine vorgegebene Anzahl an Gussfittings produzieren.

Soll ein anderes Bauteil bearbeitet werden, kann es sein, dass ein Monteur die Roboterbacken austauschen oder die Zuführung einstellen muss. Die unterschiedlichen Programme wurden bereits von HK-CON geteached, also programmiert. Der Monteur muss nur noch entsprechend auswählen. In der Massenfertigung zählt jede Sekunde. Die Anlage lässt sich daher in nur einer  Stunde pro  Seite umrüsten. Für die Bedienung der Anlage muss lediglich eine halbe Bedienkraft einkalkuliert werden.

Schnell, präzise, stabil

„Nachdem Guss schwierig zu handeln ist, war die Anlage auch für uns eine Herausforderung. Mit den MOTOMAN-Robotern MH12 und MH5 von YASKAWA, der dazugehörigen Steuerung DX200 und der Software MotoPlus SDK zur Koordination der Kameras ist es uns aber gelungen, das Zuführungssystem so einzurichten, dass am Ende nur qualitativ hochwertige Ware in den Drehbearbeitungszentren ankommt und bearbeitet wird“, führt David Reinmold aus und ergänzt: „Damit haben wir eine besonders flexible Anlage mit hoher Produktivität gebaut. Sie ist sehr schnell, hochpräzise, besonders stabil und benötigt wenig Bedienpersonal.“

Bei der Auftragsvergabe hat der Kunde ausdrücklich den Wunsch geäußert, dass die Anlage mit YASKAWA Handling-Robotern ausgestattet ist. Das liegt nicht nur an dem guten Preis-Leistungsverhältnis der YASKAWA-Produkte. Da im gesamten Werk nur Roboter von YASKAWA genutzt werden, sind auch die Mitarbeiter darauf geschult.

Fazit

Der österreichische Tempergussfittings-Hersteller Georg Fischer GmbH konnte dank einer Komplettanlage zur Zerspanung von HK-CON drei alte Maschinen ersetzen. Für eine reibungslose Produktion ist es notwendig, dass nur absolut fehlerfreie Bauteile den Drehbearbeitungszentren zugeführt werden. Mit den MOTOMAN-Robotern von YASKAWA– zwei MH12 und zwei MH5 – und der Steuerung DX200 sowie der Schnittstelle MotoPlus zur Koordinierung der Kameras erreicht die Anlage präzise Ergebnisse bei außerordentlich geringen Taktzeiten. Darüber hinaus ist die Anlage besonders flexibel: Insgesamt können mit ihr 35 unterschiedliche Endprodukte hergestellt werden.

Quelle: OEM&Lieferant, Ausgabe 1/2018
Bild: © YASKAWA