Werkstückautomation: Wyler setzt auf Spinner Automation und Gressel Automatisierte Komplettbearbeitung von Kleinstserien

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Für Schweizer Fertigungsbetriebe mit einem hohen Anteil an Einzelteilen und Kleinserien bietet die flexible Werkstückautomation grosses Potenzial. Das zeigt das Beispiel des in Winterthur ansässigen Messtechnikherstellers Wyler: Gemeinsam mit Spinner Automation und Gressel setzt das Unternehmen auf eine automatisierte Komplettbearbeitung.

Der Fokus in der modernen Fertigung liegt zunehmend in der Automatisierung auf intelligenten, flexiblen und schrittweise skalierbaren Lösungen. Die Ziele sind bekannt: eine Maschinennutzung über die Kernarbeitszeit hinaus, internationale Wettbewerbsfähigkeit und eine Entschärfung des Fachkräftemangels. Nicht selten verschiebt sich hierbei das Augenmerk von den reinen Stückkosten hin zu mehr Flexibilität und einer Entlastung der Mitarbeitenden.

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Fragile Werkstücke komplett bearbeiten

Wie kann ein solches Automatisierungsprojekt konkret aussehen? Das Beispiel Wyler, ein in Winterthur ansässiger Hersteller hochpräziser Messtechnik, darf hier als durchaus repräsentativ gelten. Dort, wo heute die Automatisierungstechnologien von Spinner Automation und Gressel zusammenspielen, bestand die ursprüngliche Anforderung darin, auf einem fünfachsigen Spinner-Bearbeitungszentrum Gehäuse für digitale Neigungsmesser komplett zu fertigen.

Die Bauteile sind rund 150×100 mm gross; gleichzeitig müssen Genauigkeiten im Hundertstelbereich eingehalten werden. Da die Aluminiumgehäuse sehr druckempfindlich sind, mussten zudem die Spannkräfte gering gehalten werden.

«Umgesetzt wurde die Werkstückautomation mit einer ‹Roboboxtreme›, zu deren Ausstattung das ‹R-C2›-System von Gressel gehört», erzählt Dominik Jauch, Geschäftsführer von Spinner Automation. «Nach der Vorabnahme der Anlage in Markgröningen wurde sie inzwischen in Betrieb genommen und dient heute auch als Referenzobjekt.»

Über die Spinner Automation GmbH

Spinner Automation ist ein eng mit Spinner Werkzeugmaschinen verbundenes, eigenständig agierendes Unternehmen mit Sitz in Markgröningen bei Ludwigsburg (D). Das Unternehmen wurde 2002 gegründet und beschäftigt heute rund 70 Mitarbeitende. Mit ihnen erwirtschaftet es einen Jahresumsatz von circa 20 Millionen Euro.

Als Anbieter hochspezialisierter Automatisierungslösungen für das Drehen und Fräsen integriert Spinner Automation Hardware, Software und Prozesse in einem ganzheitlichen Ansatz. Im Unterschied zu Standardsystemen wie Stangenladern oder Palettenwechslern entwickelt das Unternehmen individuelle Lösungen nach Kundenanforderungen. Der zentrale Ansatz liegt in der Kombination mechanischer, softwareseitiger und prozessualer Expertise.

Wirtschaftliche Automatisierung von Losgrösse 1

Entscheidend für den Erfolg von Spinner Automation ist die Softwareentwicklung, die insbesondere die wirtschaftliche Automatisierung von Losgrösse 1 ermöglicht. Weitere Schwerpunkte liegen auf der Benutzerfreundlichkeit, der Integration in den CAD/CAM-Prozess sowie der Einbindung in übergeordnete Systeme für die automatisierte Auftragsübertragung und Prozesssteuerung.

Die Bandbreite der Projekte reicht von der einfachen Roboterzelle zum Be- und Entladen von Werkstücken bis hin zu komplexen Fertigungsstrassen mit Laserbeschriftung, Werkstückvermessung und Waschanlage. Die Lösungen decken neben Dreh- und Fräsprozessen auch unterschiedlichste Werkstückarten wie Sägeabschnitte, Gussteile und komplexe Rohlinge ab.

Werkstücke bis zu einem Gewicht von 200 kg

Das Spektrum reicht vom Mikroteil bis hin zu Werkstücken mit einem Gewicht von 200 kg. Die Kundenbasis von Spinner Automation ist breit gefächert und umfasst vor allem mittelständische, aber auch grössere Industrieunternehmen aus den Branchen Automobilindustrie, Medizintechnik, Luft- und Raumfahrt, Luxusgüter sowie Verteidigung.

Was zeichnet die Systeme im Detail aus?

Die Partnerschaft zwischen Spinner Automation und Gressel zur Integration der Werkstückautomationslösung «R-C2» besteht seit fünf Jahren. Ihren Ausgangspunkt bildet die klare Tendenz der Anwender zur Komplettbearbeitung. Ebenso klar sind die Vorteile, die sich für die Anwender aus dieser Zusammenarbeit ergeben: eine automatisierte Komplettlösung aus einer Hand. Bei deren Umsetzung verbinden sich die technische Kompetenz der Partner und ihre enge Abstimmung.

Andreas Brunhofer, Produktspezialist Automation bei Gressel, erklärt: «In unserer Zusammenarbeit hat Spinner Automation ein tiefgehendes Verständnis für die ‹R-C2›-Lösung entwickelt. Das ist für die gemeinsamen Projekte sehr wichtig, weil es sich um ein erklärungsbedürftiges System handelt.»

Ausgereiftes Konzept in kundenindividuellen Ausprägungen

«Basis der Integrationen ist unsere ‹Robobox›, die als Konzept für robotergestützte Automationszellen in unterschiedlichen Ausbaustufen verfügbar ist – vom einfachen Handling der Roh- und Fertigteile bis hin zur 6-Seiten-Komplettbearbeitung», berichtet Jauch.

In der Standardversion arbeitet die «Robobox» mit einem Fanuc-Roboter, der die Teile mit einem parallelen Doppelgreifer beziehungsweise einem zentrischen Einfach- oder Doppelgreifer aus einem Schubladensystem lädt. Die Tragfähigkeit beträgt 12 kg.

Vereinzelung der Werkstücke durch Rastergitter

«Von den fünf Einschüben bieten drei üblicherweise eine Höhe von 150 mm, die anderen beiden sind 250 mm hoch», schildert Jauch. «Ausserdem stehen zur Vereinzelung der Werkstücke drei Rastergitter mit unterschiedlichen Aufteilungen zur Verfügung. Insgesamt fasst die ‹Robobox› so bis zu 225 Teile.»

Durch die in zwei Richtungen ausziehbaren Schubladen ist auch während der Bearbeitung ein Nachladen von Rohteilen ohne Unterbrechung möglich. Dies ermöglicht eine Produktion rund um die Uhr bei kurzen Rüst- und Stillstandzeiten.

Für grössere Bauteile stehen Rastergitter für 24 Teile bis 100×100 mm sowie für zwölf Teile bis 150×150 mm zur Verfügung. Die Auftragsverwaltung erfolgt über das grafische Eingabemenü am Display der «Robobox». Dieses ermöglicht auch die Parametrisierung der Maschine und gibt Auskunft über den aktuellen Auftragsstatus, wie Jauch betont.

Neue Dimension der Werkstückautomation

In der Variante «Roboboxtreme» geht das automatisierte Werkstückhandling noch einen Schritt weiter: Hier können alle sechs Seiten eines Werkstücks vollautomatisch bearbeitet werden. Dafür wird die Werkstückautomation «R-C2» vollständig in die Zelle integriert.

«Als Systemlösung für Losgrössen bis 500 Stück, die Spannkräfte bis 30 kN bietet, verbindet ‹R-C2› die Vorteile der Direktbeladung und der Palettenautomation», betont Brunhofer. «Neben einem Zentrischspanner ‹R-C2› besteht das System aus einem ‹R-C2›-Modul, einem ‹gredoc›-Nullpunktspannsystem und einer ‹Vero-S›-Konsole – jeweils mit Medienkupplung. Eine weitere entscheidende Komponente ist die 6-Seiten-Station ‹R-C2›.»

Komplettbearbeitung dank 6-Seiten-Station

Bei der Fräsbearbeitung wird das Werkstück vom Zentrischspanner mithilfe des Roboters in einer «Robobox»-Schublade gegriffen, gespannt und wie eine Palette in das Nullpunktspannsystem der Maschine geladen. Nach der Bearbeitung in OP10 ermöglicht die 6-Seiten-Station die Komplettbearbeitung.

«Dafür wird der OP20-Spanner in die Station eingelegt und der OP10-Spanner darüber positioniert», erläutert Brunhofer. «Anschliessend erfolgt die Bauteilübergabe. Dabei stellt ein Andrückfinger die korrekte Werkstückauflage sicher. Nachdem das «R-C2»-Modul das Werkstück vollautomatisch für OP20 gespannt hat, fährt der Finger hoch. Schliesslich wird das Bauteil mithilfe des Roboters erneut in die Maschine geladen.»

Vollautomatisch lassen sich so Bauteile bis zu einer Grösse von 217×217×217 mm komplett bearbeiten. Die «R-C2»-Automation reduziert dabei den Rüst- und Umrüstaufwand und ermöglicht eine flexible chaotische Fertigung.

«Zudem lässt sich mit ‹Roboboxtreme› die Maschinenlaufzeit verlängern, der Output steigern sowie der Zeit- und Arbeitsaufwand für die Mitarbeitenden senken», fasst Jauch zusammen.

Entscheidendes Potenzial für die Losgrösse-1-Fertigung

Wyler ist ein Beispiel von vielen. Es spricht vieles dafür, dass die Werkstückautomation in der Branche weiter an Bedeutung gewinnen wird. Das gilt insbesondere für die 6-Seiten-Bearbeitung. Die zunehmende erforderliche Flexibilität, sinkende Losgrössen und der Fachkräftemangel werden die Nachfrage nach solchen Lösungen weiter steigern.

Laut Spinner Automation zeigt sich dieser Trend in der Automobilindustrie und der Medizintechnik ebenso wie in der Luft- und Raumfahrt sowie in der Luxusgüter- und Verteidigungsindustrie. In vielen kleinen und mittleren Unternehmen stellt die Automatisierung von Losgrösse 1 ein wachsendes Segment dar.

«Es kommt noch ein weiterer Aspekt hinzu», sagt Jauch. «Nimmt man eine Roboterzelle für das einfache Be- und Entladen von Werkstücken, kann sie sich bereits bei einer moderaten Laufzeitverlängerung innerhalb von ein bis zwei Jahren amortisieren», rechnet er vor. «Ähnlich verhält es sich mit der Variante ‹Roboboxtreme›, die mit ‹R-C2› noch mehr Nutzeffekte bietet.» Die Rahmenbedingungen für eine zunehmende Automatisierung seien damit gegeben.

(böh)

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