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Turn-Key Anlage zur Verkettung von vier Werkzeugmaschinen

Dipl.-Ing. Andreas Bitzyk, Sales Manager FRAI Robotic Technologies
Dipl.-Ing. Andreas Bitzyk, Sales Manager FRAI Robotic Technologies
Rüstplatz
Mit dem Rüstplatz für Werkstücke und Werkzeuge können hauptzeitparallel, ohne die Automation einzuschränken, Werkzeuge gerüstet und neue Werkstücke eingeschleust werden.
Sondergreifer
Ein Sondergreifer ist in der Lage, lange und schwere Prismenwerkzeuge automatisch einzuwechseln.
KUKA KRC Roboter
Der KUKA KRC Roboter. Eine mitfahrende Tropfwanne verhindert, dass Kühlschmiermittel oder Späne verschleppt werden.

Automatisierte und flexible Anlagen spielen in der Fertigung von Werkstücken mittlerweile eine entscheidende Rolle. Dem Ziel einer hochintelligenten, automatisierten Produktion ist WFL Millturn Technologies mit der Realisierung eines Kundenprojekts entscheidend nähergekommen. Im Speziellen wird mit einer zentralen Turnkey-Anlage gefertigt, an der vier Dreh-Bohr-Fräszentren angebunden sind.

Mit dem Thema Automatisierung hat sich WFL Millturn Technologies schon immer befasst. Ob Knickarmroboter oder Portallader – jedes System, das mit einer MILLTURN fusioniert, versprüht einen Hauch von High-Tech und bringt frischen Wind in die Produktionshallen. Die Übernahme von FRAI Elektromaschinenbau GmbH im Jahr 2018 stellte einen weiteren Schritt Richtung Innovation in der Komplettbearbeitung dar und ebnet den Weg in die digitale Zukunft.

Automobilhersteller, die Luft- und Raumfahrt und vor allem der Formenbau setzen bei der Ausstattung von Werkzeugmaschinen schon lange auf eine autonome Produktion. Andere Branchen, in denen der Fokus weniger auf Automatisierung liegt, zeigen jedoch verstärkt Interesse daran, vor allem aufgrund der Möglichkeit, autonome Nacht- und Wochenendschichten realisieren zu können. Zur automatischen Werkstückbeladung und -entladung arbeitet WFL Millturn Technologies je nach Kundenanforderung mit Automatisierungsvarianten wie Portallader und Knickarmrobotern. Periphere Transport- und Lagersysteme für Werkstücke, Werkzeuge und Spannmittel können nach Belieben kombiniert werden.

Daraus ergeben sich entscheidende Vorteile für den Anwender wie etwa eine kontinuierliche Produktivität bei minimalem Bedienaufwand. Automatisierte Maschinen eignen sich darüber hinaus ideal bei Wiederholungsaufträgen. Aber nicht nur in der groß angelegten Serienfertigung sind Roboter einsetzbar, auch bei kleinen Losgrößen bringt eine Automatisierung in Kombination mit komfortabel zu programmierender Software viele Vorteile.

Kundenspezifische Optionen, wie z.B. Ausschleusen von Stichproben, Beschriften, Reinigen, Rohteilvermessung oder auch ergänzende Bearbeitungen durch den Roboter – wie z.B. Entgraten, bieten optimale Voraussetzungen für die Automatisierung.

 

Fit for Future

Eine vor kurzem von WFL realisierte Automation wurde speziell für die flexible Losgrößenfertigung entwickelt und ist zur Automatisierung von vier Werkzeugmaschinen für die Handhabung von unterschiedlichen Wellen ausgelegt. Der 6-Achs Roboter mit 500kg Nutzlast wird auf einer 7. Achse aufgebaut. Zudem wurde ein automatisches Greifer-Wechselsystem angebracht, sodass unterschiedlichste Greifer im Automatikbetrieb, je nach Bedarf, vollautomatisch an- und abgekoppelt werden können. Eine mitfahrende Tropfwanne verhindert, dass Kühlschmiermittel oder Späne verschleppt werden.

Durch das vollautomatische Greifer-Schnellwechselsystem und Greifer-Warehouse werden im konkreten Anwendungsfall fünf verschiedene Greifer verwendet: Servo-Greifer für Werkstücke bzw. Wellen, Greifer für Prismenwerkzeuge (wie etwa lange Bohrstangen), Greifer für Reitstockspitzen, Greifer für drei unterschiedliche Innen-Spannbacken und Außen-Spannbacken.

Die Prismenwerkzeuge, welche in die Maschine eingewechselt werden, verfügen über eine sehr eng tolerierte Prismenaufnahme. Bevor das Werkzeug in die Maschine eingewechselt wird, fährt der Roboter mit der exponierten Führung an eine spezielle Station, in der die Führung abgeblasen und anschließend mit Öl beschichtet wird. Somit werden optimale Voraussetzungen für eine passgenaue Montage geschaffen.

 

Smartes Werkzeughandling

Durch ein Sonderfutter können die Spannbacken vollautomatisch durch die Automation gewechselt werden. Des Weiteren werden mittels eines Sondergreifers die Reitstockspitzen ebenfalls automatisch getauscht. Ein weiterer Sondergreifer ist in der Lage, die langen Prismenwerkzeuge (Bohrstangen bis 2.500mm Länge und Gewicht bis 250kg) automatisch einzuwechseln.

Durch die Verwendung von zwei getrennten Rüstplätzen für Werkstücke und Werkzeuge, können hauptzeitparallel, ohne die Automation einzuschränken, Werkzeuge gerüstet und neue Werkstücke eingeschleust werden.

Im Warehouse werden 20 unterschiedliche Spannbacken-Sätze, sechs verschiedene Reitstockspitzen, zwölf individuelle Prismenwerkzeuge und bis zu zehn Werkstücke abgelegt. Die Greifer-Station für die fünf unterschiedlichen Greifer wurde ebenfalls im Warehouse integriert.

Die Anlage verfügt über drei Steuerungsebenen: den KUKA KRC Roboter, die Siemens SPS Ablaufsteuerung und Sicherheitstechnik sowie den Leitrechner für die Zellen-Logik und Logistik. Mit dem Leitrechner, welcher die CNC-Programme zentral verwaltet und den Maschinen zur Verfügung stellt, der Werkzeugverwaltung sowie der Materialflussplanung, werden die Maschinen auf ihre Nutzungszeiten optimiert, die Stillstandzeiten minimiert und eine autonome bzw. personalarme Fertigung ermöglicht.

Exklusiver Kundenmehrwert

Durch den automatischen Wechsel der Spannbacken, Reitstockspitzen und Prismenwerkzeuge in Verbindung mit einem servomotorischen Greifer (Durchmesser- und Längen-Plausibilisierung), der ein überaus weites Produktspektrum abdeckt, können die Maschinen und die Automation rüstfrei betrieben werden.

Die Fertigungsanlage kann darüber hinaus durch das Warehouse als „Lunge“ und dem Leitrechner als „Hirn“ sowohl Kleinserien als auch Losgröße eins ohne Einschränkung produzieren. Der Leitrechner konfiguriert mittels der vorhandenen Werkzeuge und Werkstücke ein optimiertes Fertigungsprogramm, sodass die Anlage autonom, ohne manuellen Eingriff, über Nacht oder am Wochenende betrieben werden kann. Der gesteigerte Nutzungsgrad führt nicht nur zur Produktion höherer Stückzahlen, sondern durch den geringeren Personaleinsatz auch zur Erzielung reduzierter Stückkosten. Die hohe Flexibilität der Automation erlaubt es überdies, auf den vier Maschinen zeitgleich vier unterschiedliche Wellen zu produzieren.

 

VORTEILE AUF EINEN BLICK:

  • Rüstfreier Betrieb von Maschinen und Automation.
  • Durch das Warehouse als „Lunge“ und dem Leitrechner als „Hirn“ produziert die Fertigungsanlage sowohl Kleinserien als auch Losgröße 1 ohne Einschränkung.
  • Höhere Stückzahlen durch höheren Nutzungsgrad.
  • Günstigere Stückkosten durch geringeren Personaleinsatz.
  • Die hohe Flexibilität der Automation erlaubt es, auf den 4 Maschinen zeitgleich 4 unterschiedliche Wellen zu produzieren.

„Die wirklich große Herausforderung in der heutigen Zeit im Automatisierungsbereich ist die intelligente Kombination von verschiedensten technischen Lösungen. Man muss und kann nicht alles selbst erfinden oder entwickeln und das ist auch nicht notwendig, da es exzellente Lösungen in verschiedensten Bereichen gibt. Diese Lösungen mit eigenen Erfahrungen zu kombinieren und Kundenprojekte erfolgreich umzusetzen, darin besteht die Kunst.

Hat man früher oft von einem Modulbaukasten gesprochen, verwende ich den Begriff „Knowhow-Baukasten“, den die Firma FRAI mit WFL gemeinsam tagtäglich verbessert und mit jedem spannenden Projekt erweitert!“

Dipl.-Ing. Andreas Bitzyk, Sales Manager FRAI Robotic Technologies

 

TECtalk: Thema Automatisierung

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