Produktivität mit dem Automatisierungskonzept RoboTrex

Daniel Obrecht, Leiter Fertigung und AV von Braun Sondermaschinen in Ottersweier, erklärt: „Wir erstellen für unsere Kunden individuell maßgeschneiderte Produktionsanlagen und Fertigungslinien, Prüfstände, Handarbeitsplätze sowie Epoxid-Beschichtungsanlagen.“ Zur Kundschaft des familiengeführten mittelständischen Unternehmens mit 140 Mitarbeitenden gehören überwiegend international aufgestellte Zulieferer aus der Kfz-Industrie, der Luft- und Raumfahrt, der Gebäudetechnik, der Möbelindustrie sowie der Elektro- und Elektronikindustrie. Dabei kann sich das Unternehmen auf seine Erfahrung aus fast 200 bereits realisierten Projekten stützen.

Bei Anfragen wird Wert darauf gelegt, die Vorstellungen des Kunden mit den jeweils aktuellsten Technologien so effizient wie möglich in die Praxis umzusetzen. In den Anlagen kommen unterschiedlichste Montage-, Form- und Fügeverfahren, thermische Verfahren wie Laser oder induktive Erwärmung, Schrumpfen, Kleben oder Clinchen sowie mechanische Bearbeitungsverfahren zum Einsatz. Den Transport übernehmen je nach Bedarf diverse Zuführsysteme, Roboter beziehungsweise Linearfördersysteme. Die Qualitätssicherung erfolgt mithilfe computergestützter Verfahren der Bilderkennung.

„Für diese Anlagen benötigen wir zahlreiche jeweils speziell angefertigte Bauteile aus unterschiedlichen Materialien und Stückzahlen vom Einzelteil bis zur Kleinserie“, ergänzt Obrecht. Diese wurden seit jeher im eigenen Hause hergestellt. Die entsprechende Abteilung verfügt mittlerweile über acht Fräsbearbeitungszentren mit drei beziehungsweise fünf Achsen, zwei Drehmaschinen mit angetriebenen Werkzeugen, zwei Schleifmaschinen sowie eine Drahterodiermaschine.

Bereits früher wurden die internen Arbeiten für die anderen Abteilungen des Unternehmens ganz so wie externe Orders abgewickelt. Nach und nach begann dann die Übernahme externer Kundenaufträge, um freie Kapazitäten auszulasten. Dieser Geschäftszweig entwickelte sich so positiv, dass man inzwischen entsprechende Lohnbearbeitungsaufträge aktiv akquiriert. Dabei geht es um Stückzahlen vom individuell gefertigten Einzelstück bis zu mittleren Losgrößen von bis zu 2.000 Teilen pro Abruf. Von Vorteil ist dabei für die Kunden, dass jeder Auftrag im CAM-System und in der Arbeitsorganisation so angelegt wird, dass ein zunächst als Einzelteil oder in Kleinstserie gefertigtes Teil später auch in größeren Stückzahlen gefertigt werden kann.

„Auf der Suche nach einer geeigneten Automatisierung dachte Braun Sondermaschinen zunächst an ein Palettenkonzept“, erinnert sich Fabio Rinaldo, Vertriebsmitarbeiter von Lang Technik in Holzmaden. Beim entsprechenden Gespräch habe sich jedoch schnell herausgestellt, dass es für das vorhandene Werkstückportfolio vorteilhafter wäre, wenn das von Lang entwickelte Automatisierungskonzept RoboTrex 52 eingesetzt würde.

Dieses beruht darauf, die als Spannmittel eingesetzten Schraubstöcke gleich auch als Palette zu verwenden. Die Schraubstöcke sind auf der Unterseite mit den Bolzen für das von Lang entwickelte Nullpunktspannsystem ausgestattet. Ihre Spannbacken sind mit Makro-Grip-Profilen ausgestattet, die exakt in bereits vorgeprägte Vertiefungen des Rohlings eingreifen.

Die Vorprägung erfolgt in einer eigenen Station und bringt in das Bauteil Vertiefungen ein. Diese definieren dann seinen Sitz in der Spannung mit hoher Genauigkeit. Obwohl die Backen nur wenige Millimeter hoch sind, halten sie den Rohling durch die formschlüssige Verzahnung mit der Vorprägung so sicher, dass er allen Bearbeitungskräften standhält. Die bestückten Schraubstöcke werden auf einem Wagen mit 30 oder 42 Plätzen in platzsparender Schräganordnung abgelegt und in den Zugriffsbereich eines Roboters gebracht. Dieser bringt sie dann nacheinander in den Arbeitsraum der Fräse und legt sie anschließend wieder auf dem Wagen ab.

„Für den Anwender liegt einer der wesentlichen Vorteile des Konzepts darin, dass die Spannlage des Rohlings bereits mit der Vorprägung eindeutig definiert ist“, sagt Rinaldo. Austauschbare Spannbacken ermöglichen hierbei die flexible Anpassung an unterschiedliche Ausgangsgeometrien wie kubisch, rund oder kugelförmig.

Der Robotergreifer ist so konstruiert, dass er sich vollständig unterhalb der Ebene der Schraubstockbacken befindet. Die Position der einzelnen Schraubstöcke auf dem Wagen ist ebenfalls eindeutig vorgegeben. Beim Zugriff sind somit keine Störkonturen zu beachten, und es muss nicht mehr geteacht werden. Die einzelnen Schraubstöcke auf dem Wagen werden erkannt und der zugehörigen CAM-Datei zugeordnet. Der Mitarbeiter muss beim Aufspannen der vorgeprägten Rohlinge nicht lange herummessen oder nachdenken. Mit zwei bestückten Wagen kann das Fräszentrum – eine DMU 60 Evo von DMG Mori – insgesamt 84 Bauteile mannlos abarbeiten.

„Anfangs war ich skeptisch, ob dieses Automatisierungskonzept sich auch für die bei uns häufig vorkommenden Kleinststückzahlen eignen würde“, verrät Obrecht. Diese Befürchtungen erwiesen sich als unbegründet, und mit der Automatisierung wuchsen auch die Kapazitäten für die auf erfolgreiche Prototypherstellung folgenden Serienaufträge. Für übergroße Teile könne die Maschine auch in gewohnter Weise direkt bedient werden, da die Roboterbeschickung nicht im Wege steht, sondern von der Seite her erfolgt. Somit können auch Sonder- und Großteile jederzeit ohne große Umrüstung dazwischengeschoben werden. Ein wesentlicher Vorteil sei auch die im Vergleich zu Palettenkonzepten äußerst kompakte, platzsparende Lösung der Firma Lang.

„Anfänglich kannte ich das Automationskonzept von Lang gar nicht und musste davon auch erstmal unsere Geschäftsleitung überzeugen“, bilanziert Obrecht. Doch schon kurz nachdem die erste Anlage in Betrieb genommen wurde, waren die Ergebnisse so überzeugend, dass innerhalb von drei Monaten eine zweite bestellt wurde.

Diesmal wurde eine DMU 50 3.Gen. aus dem Jahr 2018 ausgerüstet. Zwar wies diese Maschine keine seitliche Durchreiche für den Roboterzugang auf, doch konnte die Firma Lang hierfür eine entsprechende Nachrüstung durchführen. Die Produktivität stieg auch bei der zweiten Anlage innerhalb kürzester Zeit auf überzeugende Werte. Die kumulierte monatliche Spindel-Einsatzzeit erreicht für beide Fräszentren bei gleichem Personaleinsatz Werte bis zu circa 500 bis 600 Stunden. Inzwischen konnte in diesem Bereich zur Mehrmaschinen-Bedienung übergegangen werden.

Zudem erwies sich die Handhabung der Automatisierung als erfreulich einfach, sodass die Mitarbeiter innerhalb kürzester Zeit damit umgehen konnten. „Durch die Automation von Lang haben wir es geschafft, vom 2- in den 3-Schichtbetrieb zu wechseln und dies ohne zusätzliches Personal aufzubauen“, freut sich Obrecht.