Perfekter Schliff

Thema des Monats

Für die reibungslose Bestückung des Schleifzentrums vom Typ UW I F mit verschiedenen Werkstücken strebte die SAACKE GmbH & Co. KG eine deutliche Verkürzung der Wechselzeiten an. Das Unternehmen entschied sich daher für eine roboterbasierte Automatisierung des Schleifprozesses.

Ein KUKA Roboter aus der KR AGILUS Kleinrobotik Serie in der Waterproof-Ausführung sorgt heute für die schnelle und präzise Übergabe und Entnahme der Werkstücke und damit für eine optimierte Auslastung der Werkzeugschleifmaschine.
© KUKA AG

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Präzision und Wiederholgenauigkeit im Fokus

„Für das Werkzeugschleifzentrum vom Typ UW I F waren wir auf der Suche nach einer automatisierten Lösung, die schnell und präzise arbeitet. Um eine möglichst hohe Flexibilität zu gewährleisten, sollte in die Anlage ein Roboter integriert werden, der verschiedene Aufgaben bewerkstelligen kann“, erklärt Gerhard Kopp, Leiter Konstruktion/Geschäftsbereich Maschinen bei SAACKE. Bei der Suche nach einem geeigneten Partner entschied sich SAACKE für KUKA.

„Das Preis-/Leistungsverhältnis sowie die flexible Programmierbarkeit der Roboter hat uns überzeugt“, ergänzt Kopp.
Bei der Konzeption der vollständig automatisierten Anlage waren die Abteilungen Konstruktion, Kundenservice und IT mit eingebunden. Damit sollte sichergestellt werden, dass zum einen die Arbeitsprozesse genau auf die Anforderungen der Kunden abgestimmt werden, zum anderen die Anlage einfach zu bedienen ist.

Bei der Konstruktion der Anlage mussten die Entwickler auf eine Reihe von Besonderheiten achten. Um etwa die verschiedenen Arbeiten in dem vorgegebenen Takt zuverlässig erledigen zu können, wurde der Roboter mit einem Doppelgreifer ausgestattet.

Dafür wurde speziell ein Programm entwickelt. Mit ihm kann der Werkstückträger in einem Arbeitsschritt entleert und wieder befüllt werden – ein wesentlicher Aspekt zur Steigerung der Effizienz. Die Roboterzelle wurde zudem so konzipiert, dass eine Umrüstung auf andere Werkstücke problemlos möglich ist.

„Die Integration des Roboters in die Maschinenabläufe erforderte nicht nur die Anpassung der Maschinenverkleidung, sondern auch die Entwicklung einer geeigneten Schnittstelle zwischen Roboter- und Maschinensteuerung“, schildert Kopp eine weitere Herausforderung, die erfolgreich gemeistert wurde.
© KUKA AG

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Einfüttern und Entnahme der Werkstücke mit zwei Greifern

Der sechsachsige KUKA KR 6 R900 sixx WP entnimmt in der Roboterzelle aus einer Palette das zu bearbeitende Werkstück, beispielsweise eine Wendeschneidplatte oder ein Schaftwerkzeug. Wendeschneidplatten werden auf einen Pin aufgesetzt.

Anschließend positioniert er das Werkstück vor der Türe der Zelle, die sich dann automatisch öffnet. Der Roboterarm fährt dann durch die offene Türe zum Schleifgerät außerhalb der Roboterzelle, wo sich während des laufenden Betriebs bereits ein bearbeitetes Werkstück befindet. Mit dem zweiten Greifer entnimmt der Roboter dieses Werkstück und füttert anschließend über eine schnelle Drehung des Greiferarms das neue Werkstück ein. Die Bearbeitung des neuen Werkstückes mit der Werkzeugschleifmaschine UW I F beginnt.

Der Roboterarm kehrt derweil in die Roboterzelle zurück. Dort wird das bearbeitete Werkstück in der Abblasstation gereinigt und wieder in der Palette abgelegt, bevor sich der Roboter das nächste zu schleifende Werkstück greift und der Arbeitsablauf wieder von vorne beginnt. 
© KUKA AG

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Anspruchsvolle Umsetzung für perfekten Produktionsprozess

Seit Juni 2015 befindet sich die Zelle mit dem KUKA KR 6 R900 sixx WP bei Kunden von SAACKE in Betrieb. Der Roboter aus der KR AGILUS Serie verfügt über eine Traglast von sechs Kilogramm und arbeitet sowohl mit sehr leichten Wendeschneidplatten mit nur wenigen Gramm Gewicht als auch mit Schaftwerkzeugen von bis zu 2,5 kg äußerst präzise.

Mit einer Reichweite von 900 mm deckt der Roboter den gesamten Arbeitsbereich ideal ab. In der Zelle kommt die äußerst robuste Waterproof-Variante des Kleinroboters zum Einsatz. Diese verfügt über stabile Edelstahlabdeckungen, beständige Oberflächenbehandlungen sowie zusätzliche Dichtungen im Innenleben, die den Einsatz in Werkzeugmaschinen ermöglichen. Das verhindert das Eindringen von Kühlschmierstoff (KSS) und Schleiföl in den Roboter - ein wichtigster Grund für die Entscheidung von SAACKE für den KR AGILUS WP, der die erhöhte Schutzklasse IP 67 erfüllt.

„Zwar ist der Roboter nicht direkt dem KSS-Strahl ausgesetzt, doch im Arbeitsraum entsteht während des Werkstückwechsels KKS- bzw. Öl-Nebel“, erklärt Kopp. Ohne speziellen Schutz könnten daher Beschädigungen an den Dichtungen, Leitungen oder dem Messsystem auftreten.
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Roboterbasierte Lösung auch für andere SAACKE-Schleifzentren

SAACKE hat den Piloten der roboterbasierten Automatisierung bereits auf der Messe EMO 2015 in Mailand präsentiert. „Die positive Reaktion unserer Kunden hat uns darin bestätigt, dass dieses Angebot eine wichtige Ergänzung unseres Portfolios darstellt“, resümiert Kopp.

Der Roboter erfülle vollständig die von SAACKE gestellten Erwartungen an Geschwindigkeit und Flexibilität. Dank einer verkürzten Span-zu-Span-Zeit – der nach VDI-Richtlinie 2852 definierten Zeit zwischen Wegführens eines Werkzeuges und Heranführens eines folgenden Werkzeuges in die gleiche Bearbeitungsposition – hat sich die Auslastung der Maschine deutlich verbessert.

Zudem konnte aufgrund des zuverlässigen Ablaufs der Bedienaufwand für die Maschine deutlich reduziert werden. „Mit dieser Lösung lässt sich eine Großserienproduktion von Werkstücken problemlos realisieren“, bilanziert Kopp. Daher plant SAACKE die roboterbasierte Automatisierung in Zukunft auch für andere Maschinentypen zu adaptieren. So ist beispielsweise die Integration weiterer Funktionen, wie z.B. einer Laser-Beschriftung der Werkstücke, möglich.
Redaktion: Frank Lindner