Sechs-Achser übernimmt das Schleifen, Bohren, Entgraten

Warum die Regensburger Maschinenfabrik Reinhausen GmbH schon seit Jahren robotergestützte Fertigungstechnologien einsetzt.

Spätestens seit mit der Globalisierung der Produktion ganz neue Wettbewerbsverhältnisse vorherrschen, haben Automatisierungsprozesse mit Robotern in der Fertigung einen neuen Stellenwert erhalten. Selbst die größten Skeptiker müssen mittlerweile eingestehen, dass ein Roboter verschiedene Arbeiten einfach nicht nur günstiger und schneller, sondern vor allem in hoher und reproduzierbarer Qualität sowie prozesssicher erledigen kann. Und genau diese Attribute sind es, die bei der Maschinenfabrik Reinhausen GmbH aus Regensburg schon vor knapp 14 Jahren dazu geführt haben, mit einer Roboter-Schleifanlage verschiedene mechanische Bearbeitungen wie Schleifen, Bohren und Senken nicht mehr manuell durchzuführen, sondern eben vom Roboter erledigen zu lassen. Dazu äußerte sich Franz Kleber, Abteilungsmeister CPM 2, wie folgt: „Wir stellen Stufenschalter für die Energieversorgung her und haben mit den Jahren ein breites Programm an Komponenten und Geräten für die Energieübertragung, Verteilung und der Peripherie entwickelt. Da es hier um Hochleistungsprodukte geht, die langzeitig hohen spezifischen Anforderungen unterworfen sind, stehen bei uns bezüglich mechanischer Herstellung z. B. der Kontaktteile, Schaltelemente und Gehäuse die Kriterien 1. Prozesssicherheit, 2. Qualität, 3. Produktivität und 4. Humanisierung der Arbeitswelt zur Debatte“. Schon aus dieser nachdrücklich verfolgten Fertigungsstrategie wird deutlich, dass die Reproduzierbarkeit der Qualität einen hohen Stellenwert inne hat. Folgerichtig wurde schon ab dem Ende der 80er Jahre die damals eher konventionell ausgestattete Abteilung CPM umstrukturiert, sukzessive ältere Verfahren und Maschinen durch neue Technologien und Anlagen ersetzt. Über ein frühzeitiges Einbeziehen der Mitarbeiter in diese notwendigen Veränderungsprozesse, durch Information, Ausbildung und weitergehende Schulungen wurde der Boden bereitet, um über oftmals unkonventionelle aber Erfolg versprechende Investitionen, eine möglichst rationelle Teilefertigung sicherzustellen.

Mitte der 90er Jahre wurde beispielsweise in der Abteilung CPM Teilefertigung der Gedanke geboren, für verschiedene mechanische Bearbeitungen einen Roboter einzusetzen, für die damalige Zeit schon eine kleine Revolution. Die für Fertigungsinnovationen immer offene Geschäftsleitung unterstützte dieses in die Zukunft gerichtete Vorhaben. Bei der Suche nach einem entsprechenden Lieferanten für Roboter-Schleif- und Bearbeitungsanlagen kam es zum Kontakt mit der Firma SHL Automatisierungstechnik AG aus Böttingen. Zuerst wurden Schulungen belegt und Tests gefahren, 1998 wurde der Auftrag für die erste von mittlerweile drei fast identischen Roboter-Schleif- und Bearbeitungsanlagen erteilt. Franz Kleber erklärte dazu: „Wir haben den Roboter von Anfang an nicht als Ersatz für das Personal zum Schleifen von Kontaktteilen, Schaltelementen und weiteren Werkstücken aus Kupfer angesehen, sondern eher als multifunktionale Maschine für verschiedene Bearbeitungen. Der Roboter kann das, die Schleifmaschinen gab es auch, und mit zu sätzlichen Spindeln war es zudem möglich, andere Werkzeuge wie zum Beispiel Fräser, Bohrer und Senker zum Einsatz zu bringen. So hatten wir die Roboter-Schleifanlage zwar für die Schleifbearbeitung eben von Kontaktelementen aus Kupfer vorgesehen, wollten sie aber auch weitergehend nutzen und im Schichtbetrieb voll auslasten. In enger Zusammenarbeit mit den Anwendungs-Spezialisten von SHL entstand dann eine multifunktionelle und universell einsetzbare Roboter-Bearbeitungsanlage, mit der wir heute Kupfer- und Aluminiumteile schleifen, Blechteile entgraten, Bohrungen und Senkungen einbringen sowie die Blechteile verputzen“.

Roboter-Universal-Bearbeitungszentrum

Die SHL-Roboter-Schleifanlagen dafür sind als komplett gekapselte Bearbeitungszellen konzipiert und bestehen im Wesentlichen jeweils aus einem 6-Achsen-Industrieroboter KUKA KR 30/3 für max. 30 kg Traglast, einer positionierbaren Doppel-Kontaktrollen-Schleifmaschine PDKS, einem Rundtisch/Drehsockel, einer Doppelbürstmaschine DDP550 ROB, zwei Frässpindeln, einer Drehspanneinheit zum Wenden/Umspannen von Werkstücken, einem Wechselspanner für verschiedene Werkstückgreifer, einem Doppel-Zuführtisch für palettierte Rohteile, einem Ausfuhrband für fertige Werkstücke, einer Schallschutzkabine mit Absaugeinrichtung, der Sicherheitseinrichtung und Steuerung mit Software und einem Handbedienterminal.

Die Doppelbürstmaschine und die beiden Frässpindeln sind auf dem Rundtisch/Drehsockel installiert und werden je nach Bearbeitungsaufgabe automatisch geschwenkt bzw. in Arbeitsposition gebracht. Der Doppel- oder Paletten-Zuführtisch stellt in Wechselpaletten bzw. Aufnahmen dem Roboter die Werkstücke lageorientiert zur Verfügung. Der Roboter entnimmt ein Teil, verfährt zur jeweiligen Bearbeitungsstation zum Schleifen (Kupfer- und Aluminiumteile) oder eben zum Entgraten, Bohren und Senken (Blechteile, Blechgehäuse) und setzt sie nach der Bearbeitung auf dem Austragförderband ab. Dieses hat eine gewisse Länge und dient als Puffer für eine ganze Anzahl von Werkstücken. Die geschliffenen Kupferund Aluteile sind von Hand zu entnehmen und vom Bediener an einer in direkter Nähe befindlichen Feinschleif- und Polierstation zu finishen. Die Blechteile werden entnommen und in Transportbehälter gelegt. Bezogen auf die Hauptbearbeitung, nämlich das Schleifen und Bürsten von Kontakteilen und Schaltelementen aus Kupfer und Aluminium, nehmen die beiden Wechselpaletten des Zuführsystems 2 x 60 = 120 Werkstücke auf. Pro Schicht werden rund 100 Stück sprich an einem Tag im Dreischichtbetrieb etwa 300 Teile gefertigt. Folglich läuft die Anlage über mehr als eine Schicht autark und der Bediener kann sich der Finishbearbeitung (pro Teil 1 min.), der Roboter-Programmierung und dem Materialfluss widmen.

Fertigungstechnik „State of the Art“

Basierend auf den sehr guten Erfahrungen mit der Roboter-Schleif- und Bearbeitungsanlage von SHL folgten in den Jahren 2002 und 2006 zwei weitere Anlagen, so dass die Abteilung CPM 2 Mechanische Fertigung nun über drei identische Roboterzellen verfügt. Die Verantwortlichen der Abteilung CPM Teilefertigung meinten ab schließend unisono: „Wir haben hier Pionierarbeit geleistet und setzen nun Fertigungstechnik „State of the Art“ ein. Dies aber nicht aus Prinzip, sondern aus purer Überzeugung, dass Automation und engagierte Mitarbeiter nur dann eine schlagkräftige Einheit abgeben, wenn die Technik akzeptiert wird. Dazu ein Beispiel: wir haben prinzipiell langlebige Teile und standen vor der Aufgabe, an Blechteilen immer wieder Tausende von exakten Bohrungen und Senkungen vornehmen zu müssen. Da reifte schnell die Überlegung, dies doch mit dem Roboter und nicht mehr manuell zu machen. Folglich kam die dreh- und schwenkbare Einheit mit der Doppelbürstmaschine und den beiden Fräs-/Bohr-/Senkspindeln zum Zuge und heute bearbeiten wir diese besagten Blechteile eben automatisch, und zwar bis zu 600 Stück pro Schicht. Für die Bearbeitung, die aus Bohren, Senken, Fasen und Entgraten bestehen kann, eines solchen Blechteils haben wir früher die sechsfache Zeit gebraucht, heute kommt das Teil fix und fertig aus der Anlage. Das Umrüsten geht schnell vonstatten, weil wir die Anlage so ausgerüstet haben, dass alle Aggregate und Werkzeuge schon vorhanden sind und lediglich die Greifer, die Werkstück-Aufnahmen und die Arbeitsprogramme gewechselt werden müssen. Da wir die Roboter- Schleif und Bearbeitungsanlagen sehr universell, flexibel und dabei hochgradig nutzen, ist die Amortisation absolut gegeben und die Investition rechnet sich in jedem Fall. Wir haben heute einen großen Vorsprung in der robotergestützten Bearbeitung und gleichzeitig auch noch etwas für die Wirtschaftlichkeit und die Humanisierung der Arbeit getan“.