Zepf GmbH
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Nachrüst-Automation macht produktiver

Mögen sich größere Unternehmen und deren angebliche Experten über die Notwendigkeit zur Produktionsverlagerung in die Niedriglohnländer noch so einig sein – in mittelständischen Firmen sieht die Realität vielfach ganz anders aus. Hier werden zunächst einmal alle Ratio- Möglichkeiten zur Steigerung der Produktivität und Wirtschaftlichkeit in Erwägung gezogen, bevor man sich in unkalkulierbare Abenteuer stürzt. Eine Möglichkeit ist die konsequente Automatisierung prozessbegleitender Abläufe in der mechanischen Fertigung.

Das Gerede um die Wettbewerbsfähigkeit europäischer Industrie- und Produktionsstandorte hat längst die sachliche Ebene verlassen. Outsourcing und Produktionsverlagerung heißen die Schlagworte, mit denen nur so um sich geschmissen wird, wenn es darum geht, Probleme und eigene Unzulänglichkeiten zu übertünchen. Doch wer genauer hinsieht, und sich nicht durch fragwürdige Berichte in der Wirtschaftspresse aus der Ruhe bringen lässt, der stellt schnell fest, dass die Kombination aus Kompetenz, Know how und pragmatischer Automatisierung beste Chancen bietet, auch in den „alten“ Industrieländern mit Serien- und Massenfertigung ein Geschäft machen zu können. Viele sehr gute Beispiele dafür liefern mittelständische Unternehmen, die ohnehin nicht so einfach „auswandern“ könnten und sich daher mit den Gegebenheiten vor Ort arrangieren müssen. Dabei spielt eine entscheidende Rolle, dass der typische mittelständische Fertigungs- und Produktionsbetrieb schon seit jeher auf einen Mix aus motivierten und erfahrenen Fachkräften, Nutzung neuer Technologien, flexiblem Einsatz von Menschen und Maschinen sowie pragmatischer Automatisierung setzt. Dass sich damit selbst in kleineren und durchaus hart umkämpften Nischen Erfolgsstorys entwickeln können, ist am hier vorgestellten Beispiel aus dem Bereich „Fertigungstechnik-Dienstleistungen“ abzulesen. So stellt sich die Firma Zepf Schleif- und Bohrtechnik GmbH, 78665 Frittlingen, mit den doch speziellen Dienstleistungen „Spitzenloses Rundschleifen“ und „Tieflochbohren“ in der Branche Metallbearbeitung als ein gefragter Partner dar. Vor allem für die Drehteile-Hersteller und Zuliefer- sowie Produktionsbetriebe von mechanischen Komponenten und Baugruppen, sind das Know how und die Leistungsfähigkeit von Zepf so wichtig, dass sie keineswegs daran denken, diese diffizilen Tätigkeiten in Eigenregie vorzunehmen. Im Jahre 1985 vom Senior Alwin Zepf als typischer Mechanikteile-Zulieferer gründet, hat sich daraus in 22 Jahren ein Unternehmen mit 19 Beschäftigten entwickelt. Begonnen mit 2 gebrauchten Rundschleifmaschinen, sind heute über 20 konventionelle und CNC- gesteuerte Rund- und Profilschleif- sowie Bohr-/Tieflochbohr- und Finish-Maschinen im Einsatz.

Wichtiger Wettbewerbsfaktor: pragmatische Automatisierung

Mittlerweile nehmen mehr als 300 Kunden die Fertigungs- und Finishing-Dienste von Zepf in Anspruch, so dass aktuell und im Wiederholfall pro Jahr ein Teilespektrum von etwa 3000 verschiedensten Werkstücken zu bearbeiten ist. Die Teile zum Rundschleifen können einen Durchmesser von 0,5 und bis 30 mm haben und bis 300 mm lang sein. Beim Tieflochbohren sind 2 bis 20 mm Durchmesser möglich und gebohrt wird bis zu einer Tiefe von 500 mm bzw. dem 35-fachen des Bohrwerkzeug-Durchmessers. So weit so gut, doch die Krux liegt darin, dass es sich bei den Aufträgen in aller Regel um kleinere bis mittlere Lose mit Stückzahlen von wenigen zig bis max. 10.000 Stück sowie um Einzelfertigung handelt. Dies stellt sowohl bezüglich maschineller als auch personeller Kapazitäten und der gebotenen Wirtschaftlichkeit eine sehr große Herausforderung dar. Dazu sagte der für die gesamte Fertigung zuständige Juniorchef Jürgen Zepf: „Die Wertschöpfung kommt für uns erstens aus der Bearbeitung und in zweiter Linie aus der Dienstleistungsqualität. Der hohe Kostendruck bzw. die scharfe Wettbewerbssituation lassen es aber nicht zu, mit einem hohem Personalaufwand zu arbeiten, weshalb wir alle Prozess-, Ratio- und Automatisierungs-Register ziehen müssen, um Geld zu verdienen. Im Bereich Produktions-Automatisierung haben wir mit der Firma SHL Automatisierungstechnik AG, 78583 Böttingen, einen kreativen und zuverlässigen Partner gefunden, mit dem wir sukzessive zum Beispiel die Schleifprozesse rationalisieren“. Jüngstes Projekt ist die Automatisierung einer Spitzenlos-Rundschleifmaschine Agathon 350 SL CNC mittels einem robotergestützten Werkstück-Handlingsystem. Dabei ging es keineswegs nur um das banale Einlegen/Entnehmen von kleinen Wellen und Achsen. Denn das Handling gestaltete sich, auf Grund der geringen Werkstückdimensionen und der Einlegesituation in den Arbeitsbereich, als ziemlich problematisch und die Berührung der empfindlichen Schleifscheibe galt es ebenfalls zu vermeiden. Außerdem erweisen sich die räumlichen Verhältnisse als recht schwierig, so dass für die nachträgliche Automatisierung eigentlich keine guten Bedingungen vorherrschten.

Individuelle Roboter-Handlinglösung mit Standard-Komponenten

In Zusammenarbeit mit den Anwendungs-Ingenieuren von SHL Automatisierungstechnik AG wurde eine unkonventionelle Handlinglösung vorgeschlagen und nach eingehender Prüfung dann auch realisiert. Das gesamte Handlingsystem ist als Portalanlage konzipiert und über der Agathon-Schleifmaschine bzw. deren Arbeitsraum installiert. Bestehend aus einem Motoman-Industrieroboter H3L (5 kg Traglast) mit Universal-Vakuumgreifer, zwei links undrechts vom Roboter angeordneten Stationen zur Platzierung von Werkstückpaletten, die mit Rohteilen gefüllt sind sowie der Steuerung mit Software und natürlich der mechanischen und steuerungstechnischen Kopplung mit der Schleifmaschine. Die Werkstück-Paletten sind multifunktional konstruiert und aufgebaut und können auf verschiedene Teile-Durchmesser und -Längen eingestellt werden. Je nach Teile-Beschaffenheit haben in einer Palette bis zu 160 Werkstücke Platz, also bei 2 Paletten 320 Werkstücke. Die Bearbeitungszeit zum Spitzenlos-Rundschleifen liegt bei 10 Sekunden, so dass mit den beiden Werkstück-Paletten eine mannlose Produktions-Laufzeit der Maschine oder Zelle von 3.200 Sekunden gegeben ist. Das automatische Beladen bzw. Entnehmen der Werkstücke in die Maschine bzw. auf eine Ablagerutsche erfolgt bis auf den reinen Teilewechsel Hauptzeit- parallel, womit sich unproduktiven Nebenzeiten auf nahezu Null reduzieren. Die erwähnte Autonomie lässt die gewünschte Mehrmaschinen-Bedienung durch das Fachpersonal zu, so dass auch hier unproduktive Nebenzeiten eliminiert werden und es keine Maschinen-Stillstände gibt. Interessant ist, dass trotz der nicht ganz einfachen Vorgaben dieses Werkstück-Handlingsystem weitgehend aus dem Standard-Baukasten an SHL-Automatisierungs-Komponenten und einem Standard-Industrieroboter realisiert werden konnte. Die Gesamtkosten dafür liegen in einer Größenordnung, welche in etwa die jährlichen Kosten für zwei Hilfskräfte ausmachen. Jedoch kann die Spitzenlos-Rundschleifmaschine jetzt ein- zwei- oder dreischichtig produzieren, wobei im Hause Zepf aktuell zweischichtig gefertigt wird.

Nachrüst-Automation nach Bedarf

Die Nachrüst-Automation hat auch den Vorteil, dass nach Bedarf sowohl vorhandene als auch neue Maschinen automatisiert werden können und damit die Erst-Investition in eine neue Maschine geringer ausfällt. Zu erwähnen wäre außerdem, dass hier eine sehr platzsparende, pragmatische Portal-Lösung entstand, die bei SHL komplett erstellt und geprüft und dann in kürzester Zeit an der Maschine installiert wurde. Jürgen Zepf und seine Mitarbeiter sind mit der Roboterlösung sehr zufrieden und weitergehend führt er aus: „Die SHL-Roboterlösung verhilft uns aus verschiedenen Gründen zum mehr Wirtschaftlichkeit. Durch die Bedienung mehrer Maschinen mit einer Person erreichen wir eine höhere Maschinenauslastung und einen höheren Durchsatz pro Zeiteinheit. Außerdem verringern sich die Auftrags-Durchlaufzeiten.

Des Weiteren laufen die Maschinen jetzt in den Pausen durch und in die Schichten hinein und es werden auch Personal-Engpässe entschärft. Das Einlegen/Entnehmen per Roboter läuft reproduzierbar exakt ab und wir haben keinen unbeabsichtigten Schleifscheibenkontakt mehr, wovon die Schleifscheiben-Standzeit und die Werkstück-Qualität profitieren. Insgesamt ist diese Art Roboter-Automatisierung durchaus eine lohnende Sache, denn jede zusätzliche Stunde produktiver Maschinen-Laufzeit bringt, umgelegt auf den Maschinen-Monatsumsatz, am Ende ein Plus von rund 5.000,00 €. Folgerichtig werden wir mit Hilfe von SHL sukzessive weitere Maschinen automatisieren. Damit sind wir in der Lage, mit gleichem Personalstand mehr Maschinen zu betreiben und einen entsprechenden Mehrdurchsatz sprich Mehrumsatz zu erzielen“.