Je genauer, desto lieber

Beide Fanuc M-16iB/20 sind mit Mehrfachgreifern ausgestattet.

In. Helmut Preinstorfer
Bereichsleiter bei der KMB Metalltechnik GmbH

„„Mit der Kameralösung von Fanuc haben wir eine zuverlässige, vollautomatische Entnahme.““

Manchmal eilen Aufträge noch mehr als sonst. Als Zulieferer der Automobilindustrie muss schnell reagieren können, wer an bestimmte Aufträge kommen will. Wer dann erst beginnt, mit ausgefallenem Equipment nach einer bezahlbaren Lösung zu suchen, ist von vornherein aus dem Rennen.

Anders ist die kmb Metalltechnik im oberösterreichischen Vorchdorf aufgestellt. Dort pflegt man für einschlägige Anlagen eine Modulbauweise. Bekannte Maschinen, bewährte Komponenten, eine standardmäßige Entnahme, standardisierte Puffermagazine, zuverlässige Roboter: Was sich einmal bewährt hat, bleibt im Portfolio. Helmut Preinstorfer, Leiter des Geschäftsbereiches, der für Auftragsfertigung steht und als System-Teilelieferant arbeitet, konzentriert sich am liebsten auf die Prozessentwicklung. Roboter sind für die Flexibilität unbedingt erforderlich. Für verzichtbar hält er dagegen eine Beschäftigung mit immer neuen Fabrikaten: „Wir streben einheitliche Produktionskonzepte an. Wir machen die gesamte Prozessautomatisierung selbst. Da ist es leichter, wenn man die Schnittstellen und Eigenheiten der Roboter und der Maschinen kennt.“

Einen ersten Roboter hat man bei kmb schon vor 15 Jahren in Betrieb genommen. Für einen bedeutenden Automobilzulieferer hatte man damals eine Anlage gebaut und das Handling automatisiert. Das Preis-Leistungs-Verhältnis gab den Ausschlag zugunsten eines Fanuc-Roboters. Dem Fabrikat ist man bis heute treu geblieben, nicht nur weil Preis und Leistung immer noch stimmen.

Heute bestimmen Reichweite und Traglast, welcher Robotertyp eingesetzt wird. Interessant sind für kmb mehr und mehr Langarm-Versionen. Schon bei den jetzigen Anlagen-Layouts müssen die Roboter wenigstens die Fläche von Europaletten abdecken können. Erschwerend kommt hinzu, dass am Handgelenk eine Kamera montiert ist und Werkstücke auch bei hohen Beschleunigungen und den damit verbundenen Momenten sicher gegriffen werden. Eine Reichweite von über 2.000 mm, wie sie beispielsweise schon bei den 50 kg-Maschinen der M-710iC-Baureihe zum Standard gehört (bei der Version /20L sogar 3.110 mm), gehört durchaus zu den gefragten Eigenschaften. Preinstorfer: „Wenn wir für die Zukunft aus Platzgründen über hängende Lösungen nachdenken, sind wir auf Roboter mit entsprechenden Reichweiten angewiesen.“

Um an der Transferanlage für Lenkkomponenten die Situation zu entspannen, gibt es eine Arbeitsteilung zwischen den beiden Fanuc M-16iB/20.

Bildverarbeitung ist Standard

Zum Konzept der Automatisierung gehört die Standardisierung. Gleichartige Abläufe und bekannte Baugruppen wie Roboter in den Anlagen erlauben den Blick aufs Wesentliche, die flexible und hochpräzise Produktion von Teilen oder Baugruppen. Um z. B. die Zufuhr von Werkstücken einheitlich zu gestalten, hat man bei kmb eine eigene Puffermagazin-Lösung entwickelt. Mit einem solchen Magazin wird die Beschickung einer Anlage im 3-Schicht-Betrieb zu einer einheitlichen Aufgabe für den Roboter. „Mit der Kameralösung von Fanuc haben wir eine zuverlässige, vollautomatische Entnahme“, so Preinstorfer.

Anschaulich lässt sich das an einer aktuellen Transferanlage zeigen, auf der Teile für Pkw-Lenksysteme gefertigt werden. Zu den einzelnen Arbeitsschritten gehören diverse Dreh- und Fräsbearbeitungen der vorgefertigten Bauteile auf zwei Bearbeitungszentren. Anschließend werden zwei Anlaufscheiben angebracht. Da beispielsweise der Mitnehmerzapfen schon auf 25 µm genau bearbeitet ist, werden die Scheiben per Kondensator-Entladungsschweißen angebracht. Dieses Schweißverfahren arbeitet mit sehr hohen, aber nur kurzzeitig eingebrachten Schweißströmen. Es hat den in diesem Fall unschätzbaren Vorteil, dass die Bauteile keinem Verzug unterliegen. Eine Nachbearbeitung ist damit nicht erforderlich – ein Schritt gespart. Penibel werden in der Transferanlage alle wichtigen Maße nach jedem Bearbeitungsschritt überprüft.

Bei Taktzeiten im Sekundenbereich rückt das Handling in den Mittelpunkt der Betrachtung. „Wir haben ja nicht nur die Verfahrwege zu überbrücken, sondern integrieren in das Handling noch weitere Prozessschritte, meist Messaufgaben“, erläutert der Bereichsleiter die Aufgabenstellung. Um an der Transferanlage für Lenkkomponenten die Situation zu entspannen, gibt es eine Arbeitsteilung zwischen den beiden Fanuc M-16iB/20.

Beide sind mit Mehrfachgreifern ausgestattet. Die fertig gedrehten und gefrästen Werkstücke werden aus den Puffermagazinen in die Schweißanlage gelegt, je zwei Stanzscheiben vom zweiten Roboter aus einem weiteren Magazin gegriffen und in der Anlage miteinander verschweißt. Dann wird das Bauteil entnommen, über ein Förderband zur Endkontrolle transportiert und verpackt.

Läuft eine solche Anlage erst einmal, stehen in der Praxis immer Optimierungen an. Das kann wie in diesem Fall die Integration einer weiteren Bearbeitungsmaschine sein, oder in einem Zwischenschritt eine zusätzliche Qualitätskontrolle. Preinstorfer: „Hier haben wir auf Kundenwunsch noch eine Station zur Parallelitätsmessung integriert.“ Auch das Abgreifen von Werkstücken aus Europaletten mit Fachwerkrahmen hat man nach einer Anlaufphase auf visionbasierte Entnahme umgestellt – nicht zuletzt eine Folge der vom Kunden nachgefragten Stückzahlen.

Vorteil der Kombination Roboter/Bildverarbeitung

Eine mechanische Lösung müsste man bei jedem Chargenwechsel anpassen und einfahren – was mit Risiken für die Werkstücke verbunden wäre. Denn gerade an die Verzahnung werden sehr hohe Anforderungen hinsichtlich Oberflächengüte gestellt. Um die Visionlösung abzusichern, wird der Zugriff des Roboters von einem nachgiebigen Pneumatikzylinder mit einem eigenen Sensor überwacht. Dann weiß der Roboter auch ganz genau, wo und wie er das Werkstück greifen kann.

Anlagen projektiert und baut kmb selbst, fokussiert auf die jeweilige Aufgabenstellung und immer lösungsorientiert. Die bei einer Projektentwicklung erstellten, dreidimensionalen CAD-Modelle einer Anlage werden mehrfach genutzt. Schon in einer frühen Phase lassen sich Platzverhältnisse beurteilen und beispielweise Einhausungen festlegen. Ist die Anlage erst einmal gebaut und in Betrieb, dienen die CAD-Daten in Simulationsmodellen der Optimierung. Helmut Preinstorfer: „Die Zeit zum Optimieren von Verfahrwegen ist gut investierte Zeit, wenn wir an die Maximalgeschwindigkeit der Roboter heran wollen.“

Als „ideale“ Losgrößen sieht man bei kmb 5.000 bis 100.000 Teile, produziert jedoch auch Losgrößen bis 2,5 Millionen Stück pro Jahr. Mittelfristig soll es in diesem Geschäftsbereich auch nicht bei der Lohnfertigung bleiben. In fünf Jahren sieht Preinstorfer das Unternehmen als Produkt- und Systemlieferant. Der Ausbau läuft. Der nächste Entwicklungsschritt wird der Einstieg in die Verzahn- und Schleiftechnik sein. Insgesamt sollen in den kommenden Jahren ca. drei Millionen Euro investiert werden.

Arbeit für weitere Fanuc-Roboter wird es reichlich geben. Nächste Herausforderung ist eine Bürstzelle – und keine Frage: In dieser Zelle wird ein Fanuc-Roboter das Handling übernehmen. Fanuc, übernehmen Sie.