Angefangen hat die Firma Haigis mit Sitz im schwäbischen Albstadt mit der Kalibrierung von Gewichten. Heute beschäftigt das Unternehmen 45 Mitarbeiter und fertigt selbst Einzelgewichte und Gewichtssätze aller Genauigkeitsklassen (E1 bis M3) von 1 mg bis 500 kg. Je nach Klasse werden Edelstahl, Messing, Grauguss, Stahl, Neusilber und Aluminium verwendet. Seit 1996 ist das Unternehmen von der Akkreditierungsstelle des Deutschen Kalibrierdienstes bei der Physikalisch Technischen Bundesanstalt (PTB) in Braunschweig als Labor für Gewichtstücke des Deutschen Kalibrierdienstes (DKD) akkreditiert. „Wir bestimmen die messtechnischen Eigenschaften jedes Gewichts und ­bescheinigen sie auf Kundenwunsch durch ein Zertifikat“, so Geschäftsführer ­Manfred Bürkle.

Die daraufhin von Haigis in Auftrag gegebene Anlage stellte die SHL-Ingenieure vor eine Reihe von Herausforderungen. Zum einen müssen große Gewichtsunterschiede bewältigt werden. Die Palette reicht von 20-Gramm-Winzlingen bis hin zu 20 kg schweren Gewichten. Zum anderen verlangt die Bearbeitung der Werkstücke eine sehr hohe Rundlaufgenauigkeit.

Der ‚feinfühlige‘ Greifer des Roboters entnimmt die Gewichte schonend aus einer bereitgestellten Palette und führt sie prozesssicher zur Bearbeitung.

© SHL Automatisierungstechnik

„Eine herkömmliche Roboterlösung mit kon-ventionellen Standardschleifmaschinen und Robotergreifsysteme hat bei diesem Projekt nicht ausgereicht“, blickt Heiko Märtens, Sales Manager bei SHL, auf die Anfänge des Projektes zurück und ergänzt: „Automatisch betätigte Dreibackenfutter aus dem Drehmaschinenbau waren letztendlich die Lösung, denn diese Spannfutter machen die geforderte hohe Rundlaufgenauigkeit erst möglich.“

Ein weiterer Knackpunkt war das Superfinish – die Feinstbearbeitung der Gewichte. Märtens hierzu: „In manchen Anlagen läuft das Band mit Schnittgeschwindigkeiten von rund 26 Metern pro Sekunde und der Roboter hält das Werkstück starr dagegen. In diesem Fall ist das etwas anders. Der Roboter rotiert das Werkstück mit einem zusätzlichen Antrieb und hält es gegen das Band, das lediglich mit einer Schnittgeschwindigkeit von 20 Millimetern pro Minute läuft. Die Schleifwirkung wird also hauptsächlich durch die Rotationsbewegung des Roboters erzielt. Das hat den Vorteil, dass wir immer die gleichen Schleifparameter haben und sich unterschiedliche Gewichte mit demselben Band bearbeiten lassen.“

Die schließlich realisierte Roboter-Schleif- und Polieranlage arbeitet seit Mitte November 2013 bei Haigis. Ein sechsachsiger Industrieroboter von Kuka bedient hier insgesamt vier Schleif- und Polierstationen. Der Roboter vom Typ Quantec KR 120 R2500pro verfügt über eine Maximal-Traglast von 120 kg und hat eine Reichweite von 2500 mm. Zu Beginn des Bearbeitungsprozesses öffnet der Bediener die Zugangstür der Anlage, fixiert den mit Gewichten beladenen Palettenwagen und startet am Bedienpanel das entsprechende Bearbeitungsprogramm. Der Roboter nimmt ein Teil auf und führt es zur Freiband- und Kontaktrollen-Schleifmaschine. Dort wird die Stirnseite am Kopf geschliffen. Anschließend wird das Gewicht an der Doppelpoliermaschine poliert und im nächsten Arbeitsschritt an einer weiteren Doppelpoliermaschine ‚geglänzt‘. Danach wandert das Gewicht zurück in die Palette. Sind alle Teile bearbeitet, steht die An-lage anschließend sofort wieder zur Verfügung, wenn das richtige Arbeitsprogramm angewählt ist und die Greiferbacken angepasst sind, sofern andere Gewichtsklassen zu bearbeiten sind.

Für Haigis hat sich mit der Automatisierungslösung von SHL eine Reihe von Vorteilen ergeben. „Unsere Arbeit ist insgesamt planbarer geworden. Wir müssen starke Auftragsschwankungen bewältigen. Mit dem Roboter schaffen wir das zuverlässig, weil wir die Anlage auch einmal über Nacht laufen lassen können“, so Manfred Bürkle. Gleichzeitig würden mit der Anlage sehr gute Polierleistungen erzielt: „Der Roboter dreht endlos mit gleichbleibender Qualität. Er braucht keine Pausen und das spart uns im Durchschnitt 30 % Zeit.“ Zum Teil liegt die Zeitersparnis noch deutlich darüber. Bürkle: „Das Polieren eines 200-Gramm-Gewichts dauert von Hand etwa 16 Minuten. Davon nimmt uns der Roboter zwölf Minuten ab, das heißt wir sparen hier sogar 75 % der Zeit.“

Letztendlich konnte Haigis mittels der neuen Anlage drei Viertel des Schleif- und Polierprozesses automatisieren. Die restlichen 25 % – beispielsweise das Fertigpolieren – werden nach wie vor von Mitarbeitern übernommen. Somit sei eine optimale Arbeitsaufteilung zwischen Mensch und Maschine gegeben beziehungsweise die optimale Effektivität gewährleistet – jeder macht, was er am besten kann. Für Bürkle ist diese Entwicklung noch nicht zu Ende. Er will durch weitere Prozessoptimierungen den Anteil manueller Polierarbeit auf 5 bis 10 % senken.

Autorin: Mareike Kircher ist Marktingleiterin bei SHL Automatisierungstechnik.