Rund 30 unterschiedliche Arten von Spindelhubgetrieben – elektromechanische Antriebe, die eine Drehbewegung in einer lineare Bewegung umsetzen – werden bei der Firma Zimm aus Österreich gefertigt. Bisher wurden die Bauteile manuell auf Platten gespannt, diesen Prozess hat das Unternehmen mit Hilfe von Vischer & Bolli automatisiert. Gemeinsam mit weiteren Kooperationspartnern entwickelten sie eine flexible Fertigungszelle bestehend aus einer Fünf-Achs-Fräsmaschine von Grob sowie zwei Robotern von Kuka. Letztere übernehmen in der Fertigungszelle vollautomatisiert das Be- und Entladen der Vorrichtungen und Werkstücke mit deren anschließenden Nachbearbeitung. Für die prozesssichere Bearbeitung in der Zelle und der Maschine sorgt die speziell abgestimmte Spanntechnik und Sensorik von Vischer & Bolli.

Greifer-Sonderlösung für die Roboter

Ein Sondergreifer der Zimmer Group an einem Kuka-Roboter KR Quantec entnimmt eine Palette mit Rohlingen. Er belädt die Fräsmaschine mit den Bauteilen, entnimmt diese nach der Bearbeitung und legt sie automatisiert zur Nachbearbeitung ab.

© Kuka

Für die speziellen Greifaufgaben in der Roboterzelle holten sich die Verantwortlichen die Systemtechnik-Abteilung der Zimmer Group hinzu. Für die Produktionsanlage bei Zimmer entwickelte die Abteilung eine Sonderausführung eines Doppelgreifers mit Servotechnik. Dieser kann Bauteile aller Art und unterschiedlichster Geometrien greifen. Er verfügt über einen Hub von 150 mm und besitzt eine Haltekraft von 5000 Nm beziehungsweise von 3000 Nm bei gesichertem Halt über eine Trapez-Gewinde-Spindel im Falle eines unvorhergesehenen Stromabfalls. Zudem kann der Spanndruck am Greifer werkstückbezogen variabel programmiert werden.

Fast alle Aufgaben, die bislang von Hand ausgeführt werden mussten, übernehmen nun ein KR Quantec und ein KR Agilus von Kuka vollautomatisch. Die Versorgung der Fünf-Achs-Fräsmaschine mit Rohmaterial erfolgt über ein Liftsystem. Dafür bestücken Mitarbeiter Tablare innerhalb eines 4 m hohen Liftsystems. Neben Rohmaterial und Fertigteilen lagern hier auch die Spannvorrichtungen und gegebenenfalls Werkzeuge. 
Die Prozesse im Anschluss laufen vollautomatisiert: Ein Sondergreifer, der über das Nullpunktspannsystem am KR-Quantec-Roboter angedockt wird, entnimmt in der Roboterzelle zunächst die mit Rohteilen (Alu- und Guss-Würfel) in verschiedenen Größen befüllten Tablare aus dem Liftsystem und legt sie auf einen Vorsatztisch. Danach positioniert der Roboter mit dem Greifer vier Rohteile automatisch in die Vorrichtung und setzt diese in die Fräsmaschine ein. Die Maschine kann etwa 30 verschiedene Bauteile in Losgrößen zwischen 1 und 200 aus Aluminium und Gusseisen fertigen. Durch die Beladung der Vierfach-Vorrichtung außerhalb der Maschine werden unnötige Stillstandzeiten bei einer Tischmaschine vermieden.

Toleranzabweichungen automatisch korrigieren

Während die Fräsmaschine die vier Werkstücke bearbeitet, bestückt der Zimmer-Greifer am KR Quantec eine weitere Vorrichtung. Sind die Bauteile von beiden Seiten fertig bearbeitet – der Wendevorgang erfolgt ebenfalls automatisiert – legt sie der Greifer auf dem Platz zur Nachbearbeitung ab. Dort entgratet und reinigt die Alu- und Guss-Teile ein KR Agilus vom Typ KR 10 R900-2. Der Procam-Leitrechner der modularen Roboterzelle übernimmt währenddessen die gesamte Logistik. Der nächste Schritt der Automatisierung sieht vor, dass in einem weiteren Prozessschritt sämtliche Messparameter geprüft werden sollen. Über eine Feedback-Schleife zur Fräse lassen sich dann Toleranzabweichungen übermitteln und automatisch korrigieren.

Flexibilität durch modularen Zellenaufbau

Durch den modularen Aufbau der Roboterzelle ergeben sich unterschiedliche Einsatzmöglichkeiten. Automatisierte Werkzeugmaschinen sehen alle Projektbeteiligten als die Zukunft im Maschinen- und Formenbau sowie im Automotive-Bereich und in der Medizintechnik. Vor allem im Bereich des Teile-Handlings wird es in Zukunft aufgrund von Wirtschaftlichkeit keine andere Möglichkeit geben.

Sebastian Schuster
ist Global PR und Content Manager bei Kuka.

Gregor Neumann
ist zuständig für Medien und Kommunikation bei Zimmer Group.