Automation Passgenaue Roboterautomation fürs Rundschleifen

Redakteur: Bernhard Herzog

>> Das Be- und Entladen von Maschinen durch Roboter gilt als probates Mittel für den Rationalisierungszweck. Doch lohnt sich die Automation einer Werkzeugmaschine Baujahr 1975? Die Firma Lerchenmüller wagte das Experiment und orderte bei FMB eine schlüsselfertige Automationszelle für eine Spitzenlos-Rundschleifmaschine.

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Im Jahr 1990 gegründet, fokussiert das Familienunternehmen Lerchenmüller Systeme, aktuell mit 10 Mitarbeitern und einem umfangreichen Maschinenpark, auf das Centerless-Schleifen, das Durchgangsschleifen (bis 4 m Länge) sowie Flach- und Rundschleifen. Die rund 30 festen Kunden stammen aus unterschiedlichsten Branchen wie Automobilbau, Medizintechnik, Pharma, Maschinen- und Anlagenbau, Feinmechanik, Elektro- und Antriebstechnik. Schnelle Reaktion auf Kundenanfragen, hohe Lieferqualität und -treue sowie ein gutes Preis-Leistungs-Verhältnis sind die Basis für einen beachtlichen Teileumsatz von rund 5 Millionen Stück.

Ob dabei am Ende allerdings auch ein befriedigendes Betriebsergebnis herauskommt, steht freilich auf einem ganz anderen Blatt. Geschäftsführer Richard Lerchenmüller: «Unsere Kunden erwarten von uns einerseits Problemlöserqualitäten, Flexibilität, Liefertreue und gleichbleibend höchste Qualität. Andererseits gibt es Stückkostenvorgaben, bei denen man beginnt, den Sinn des eigenen Unternehmertums zu hinterfragen. Das Geschäft funktioniert nicht mehr ohne ständige Optimierung der eigenen betrieblichen Abläufe und Kostenstrukturen.»

Wo den Hebel ansetzen?

Ein beliebter Lösungsansatz ist die Automation von Werkzeugmaschinen mit einem Roboter. Das ehedem fürs Be- und Entladen eingesetzte Personal lässt sich für andere Tätigkeiten im Betrieb einplanen oder für anspruchsvollere Aufgaben qualifizieren. Und: Ausgestattet mit einem Magazin für Roh- und Fertigteile können Roboter die effektiven Maschinenlaufzeiten signifikant erhöhen. Natürlich ein ausreichend grosses Auftragspolster vorausgesetzt; wobei sich jede gelungene Automation ja positiv auf die eigene Kostenkalkulation auswirken sollte. Und wettbewerbsfähige Stückkosten ziehen unter normalen konjunkturellen Rahmenbedingungen mit Sicherheit Aufträge an Land. Während bei neuen Maschinen eine Automation des Werkstückhandlings fast schon der Normalfall ist und alle Anbieter entsprechende Komplettlösungen anbieten, stellt sich beim Blick auf den vorhandenen Maschinenpark die Frage: Lohnt sich auch da die Investition in eine Roboterzelle? Darauf hat Heribert Gertung, Anwendungsberater der FMB Maschinenbaugesellschaft in Faulbach eine einfache Antwort: «Für die Automation ist nicht das Maschinenalter und auch nicht die Maschinenart, sondern ihr technischer Zustand entscheidend. Der Plausibilitätsbeweis ist bei der Firma Lerchenmüller zu bestaunen.»

Kalkulation nachhaltig verbessert

Dort hat FMB Anfang 2010 eine Unirobot-Automationszelle mit einer Centerless-Schleifmaschine verheiratet. Auf dem Typenschild der Lidköping 4B steht Baujahr 1975. Und so etwas soll sich rechnen? Nach den bisherigen Erfahrungen von Richard Lerchenmüller seien diese Maschinen bei guter Pflege quasi «nicht kleinzukriegen». Allerdings könne man damit ohne Vollautomation die Preisvorstellungen der Kunden kaum noch erfüllen respektive keine ausreichenden Deckungsbeiträge mehr erzielen. Durch die von FMB schlüsselfertig gelieferte Unirobot-Zelle habe sich die Kalkulation nachhaltig verbessert. Die insgesamt dafür investierten rund 80 000 Euro machen sich unter anderem bezahlt, indem sich die Lidköping heuer selbständig aus einem Vorrat von 100 Exzenterwellen bedient. Bei einer Zykluszeit von 105 Sekunden je Teil arbeitet die Maschine annähernd 3 Stunden mannlos vor sich hin. Die 356 mm langen x 60 mm durchmessenden Exzenter-Wellenrohlinge werden dem Motoman-Roboter auf 10 Stapelpaletten zugeführt. Durch die ausgeklügelte Anordnung finden auf den 400 x 600 mm² grossen Werkstückträgern jeweils 10 Exzenterwellen einen lagesicheren Platz. Die Fertigteile sortiert der Roboter in eine Ablagepalette neben dem Rohteilestapel. Ist eine Rohteilepalette abgearbeitet, platziert der Roboter diese auf dem Ablagestapel. Das Spiel wiederholt sich, bis die unterste Palette des Rohteilestapels leer ist. Danach fährt der bis zu 10 Paletten hohe Fertigteilestapel in eine Entnahmeschleuse, wo er von einem Mitarbeiter sicher entnommen werden kann. Die leere Rohteilepalette fährt derweil auf die Ablagefläche für Fertigteile und der prozessparallel in einer Rüstschleuse vorbereitete Palettenstapel mit neuen Rohteilen in das frei gewordene Entnahmefeld des Roboters. Neben dem Be- und Entladen bedient der Roboter auch noch eine zellenintegrierte Messeinrichtung der Firma SMB, Fuchstal. In der Station werden Länge und Durchmesser der bearbeiteten Exzenterwellen mittels Staudruck µ-genau vermessen.

Anpassungsfähiges Baukastensystem

Für Stephen Ackermann, Leiter Konstruktion Unirobot, FMB Faulbach, zeigen sich in genau solchen Integrationsdetails die Unterschiede zwischen den mittlerweile zahlreichen Anbietern von Roboterlösungen: «Wir haben mit Unirobot zwar ein Baukastensystem entwickelt. Trotzdem unterscheiden sich alle Applikationen immer wieder im Detail. Die Konstruktion und Ausführung dieser Details und ihr Zusammenspiel sowie die steuerungs- und soft-waretechnische Integration von zusätzlichen Peripheriegeräten für die Qualitätssicherung, Reinigung, Beschriftung und Ähnliches entscheiden letztlich darüber, wie zuverlässig und wirtschaftlich die Automation funktioniert.»

Firmenjuniorchef Roman Lerchenmüller: «Wir wollten die Maschine zuerst in Eigenregie automatisieren. Heute sind wir heilfroh, dass wir durch einen Tipp auf FMB gekommen sind. Das gesamte Projekt ist vom ersten Gespräch bis hin zur Inbetriebnahme reibungslos gelaufen. Die Herren Gertung und Ackermann sind sehr sachkundig, beherrschen ihr Metier und sie haben hinsichtlich der Gestaltung von Greifern und Paletten viele gute Vorschläge eingebracht. Die Zusammenarbeit mit FMB ist lösungsorientiert und vor allem verbindlich. FMB hat alle Zusagen, auch hinsichtlich Kosten und Terminen, erfüllt.»

«… und die zweite folgt sogleich»

Bei so einem Lob wundert es nicht, dass bei Lerchenmüller seit Ende 2010 auch an der neu angeschafften Mikrosa Kronos L660 eine schlüsselfertige Unirobot-Automationszelle für einen weitgehend mannlosen Einstech-Rundschliff sorgt. Die Maschine schleift Exzenterwellen für Einspritzsysteme mittlerweile im 3-Schicht-Betrieb. Mit einem Vorrat von 10 Paletten mit je 8 Teilen und einer Boden-zu-Boden-Zeit von 55 Sekunden beträgt die Laufautonomie rund 74 Minuten.

Während die 1. Unirobotzelle über zwei vom Arbeitsraum durch Schleusen getrennte Plätze für die Zuführung und Entnahme der Plattenstapel verfügt, dient bei der Unirobotzelle für die Mikrosa ein Wagen mit zwei Palettenstapeln als Puffer für Roh- und Fertigteile. Da es zwei von diesen Wagen gibt, können die Paletten auch hier prozessparallel bestückt und geleert werden. Der Austausch der Wagen in der Zelle dauert keine Minute.

Für den Mehrschichtbetrieb der beiden Centerless-Schleifmaschinen braucht es zwar immer noch einen Mitarbeiter je Schicht. Dem bleibt allerdings «genug Luft», die bearbeiteten Teile für die Weiterverarbeitung beim Auftraggeber vorzubereiten.

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