Nachrüsten von Bestandsmaschinen mit automatisierten Garant-Beladesystemen

Das Garant Automation Beladesystem Basic besteht aus einem Industrieroboter auf einer Garant Plattform. Der Roboter wird über ein eigens dafür entwickeltes Garant Human Machine Interface (HMI) gesteuert.

Thomas Eder
Director Automation bei der Hoffmann Group

„Kleine und mittlere Zerspanungsbetriebe haben das Potenzial, größere oder auch sehr spezialisierte Aufträge abzuwickeln, wenn sie konsequent automatisieren und digitalisieren. Die Hoffmann Group unterstützt diese Transformation als Enabler und Partner in sämtlichen Bereichen.“

„Kleinen und mittleren Zerspanungsunternehmen (KMU) und Lohnfertigern fällt es zunehmend schwer, Fachkräfte zu finden. Größere Konkurrenten schnappen die Kandidaten vor der Nase weg und werben die Auszubildenen nach der Lehre ab. Es bleibt KMU also gar nichts anderes übrig, als einfache Arbeiten zu automatisieren und die Mitarbeiter für anspruchsvolle Aufgaben einzusetzen – beispielsweise durch automatisiertes Be- und Entladen der Werkzeugmaschinen. Werden entsprechender Systeme auch außerhalb der regulären Arbeitszeiten eingesetzt, lassen sich die Maschinenstunden steigern und mehr Flexibilität in der Fertigung erzielen“, schildert Thomas Eder, Director Automation bei der Hoffmann Group.

Nachrüsten von CNC-Maschinen mit Werkstück- und Werkzeugkontrolle, Teilemessung und einer dauerhaften Prozessregelung ist u. a. mit Renishaw möglich.

Automatisieren ohne Schnittstelle

Klassische Lösungen zum automatisierten Be- und Entladen von Werkzeugmaschinen sind allerdings selten mit Bestandsmaschinen kompatibel, da es keine standardisierte Automatisierungsschnittstelle gibt. Für automatisiertes Be- und Entladen ist jedoch nicht zwingend eine Automatisierungsschnittstelle notwendig – das gilt zumindest für das Garant Automation Beladesystem Basic. Diese Lösung für Fräs- und Drehmaschinen sowie Bearbeitungszentren passt an jede Maschine. Sie ermöglicht auch das Nachrüsten von Maschinen, die keine Schnittstelle für die Kommunikation mit einer Automatisierungslösung haben und ist nach einem Maschinentausch weiter einsatzfähig. Die Werkzeugmaschine wird von einem auf dem Bedienerpult installierten Aktuator gestartet – der Aktuator ersetzt den Maschinenbediener. Eine externe Türsteuerung öffnet und schließt die Tür. Damit lassen sich Bestandsmaschinen kostengünstig nachrüsten und brach liegende Kapazitäten erschließen.

Für den Einsatz an Dreh-, Fräs- und Bearbeitungszentren entwickelt, be- und entladen Anwender an ihren CNC-Maschinen mit dem Garant Automation Beladesystem Basic Rohteile, Fertigteile und Schraubstöcke.

Maschinenstunden deutlich steigern

„Die Erfahrung hat gezeigt: Doppelt so viel Maschinenstunden sind erzielbar, wenn prozesssichere Bearbeitungsstrategien und Werkzeuge perfekt Hand in Hand gehen“, betont Eder. Bei der Hoffmann Group fokussiert man sich deshalb in der Anwendungsberatung nun verstärkt auf die Prozessoptimierung in automatisierten Umgebungen sowie den damit einhergehenden Anforderungen an Werkzeuge, Spanntechnik, Messtechnik sowie Rüst- und Nebenzeiten. Im Bereich der Automatisierung wird die Prozessberatungskompetenz erweitert und mit externen Partnern zusammengearbeitet.

Mit den Partnern Renishaw, Nachi, Schunk und ZeroClamp ist die Hoffmann Group somit Anlaufstelle für alle KMU, die ihre Fertigung mit überschaubarem Aufwand kostengünstig automatisieren und dabei auch ältere Maschinen einbeziehen wollen.

Viele Teile, ein pneumatischer Schraubstock: Rohteilhandling erspart manuelles Spannen und die Anschaffung mehrerer Spanner.

Werkzeug- und Werkstückkontrolle nachrüsten

„Um böse Überraschungen und Ausschuss zu vermeiden, ist eine regelmäßige Kontrolle von Werkzeug und Werkstück in automatisierten Umgebungen unabdingbar. Nicht alle Werkzeugmaschinen verfügen über derartige Funktionen, doch das ist kein Problem, denn einfaches Nachrüsten ist möglich: Für Werkzeug- und Werkstückkontrolle ohne Eingriff in die Maschinensteuerung gibt es zum Beispiel Smart Devices wie xTouch und xControl von Garant“, erläutert Eder. Diese sind mit verschiedenen Maschinensteuerungen von Siemens und Heidenhain kompatibel, übertragen Daten per Funk und erfordern zur Implementierung lediglich eine USB-Schnittstelle. Alternativ dazu stellt Renishaw für praktisch sämtliche Maschinensteuerungen, -typen und -bauweisen Lösungen für taktiles und berührungsloses Messen von Werkzeugen und Werkstücken bereit.

Der Roboterarm bedient den pneumatischen Spanner (oranger Hebel).

Prozesse dauerhaft überwachen

Soll eine Maschine auch außerhalb der Geschäftszeiten autonom bestückt werden, ist es sinnvoll, über die Werkzeug- und Werkstückkontrolle hinaus eine dauerhafte Prozessregelung zu implementieren. Diese sorgt dafür, dass während ein Bearbeitungsprogramm abläuft, permanent stichprobenartig Messungen erfolgen, bei Bedarf in der Maschine nachjustiert wird und die gefertigten Bauteile zum Abschluss vermessen werden. Die Präzisions-Messtechnologie von Renishaw ist in der Lage, den gesamten Produktionsprozess zu überwachen: Im Vorfeld prüft sie Werkstück- und Werkzeugparameter; während des Prozesses misst sie stichprobenartig und justiert nach. Im Nachgang kontrolliert sie das gefertigte Werkstück – selbst komplexe 3D-Teilegeometrien können hochgenau abgetastet werden.

Das passende System finden

„Damit eine Automatisierungslösung langfristig erfolgreich eingesetzt werden kann, müssen bei der Auswahl einige Punkte beachtet werden. Neben verschiedenen Maschinenparametern sind Budget, Platzbedarf und zu fertigende Bauteilgrößen weitere Kriterien“, erklärt Eder und führt weiter aus: „Werden überwiegend kleinere Bauteile gefertigt, kommt ein Beladesystem mit Rohteilhandling in Frage – das Garant Automation Beladesystem Basic stemmt beispielsweise bis zu 12 kg pro Handling. Das erspart das Werkstückspannen und die Anschaffung zusätzlicher Schraubstöcke. Robotersysteme sind insgesamt flexibler als Palettensysteme, erfordern jedoch mehr Know-how bei der Bedienung.“

Die Anforderungen sind vielfältig. Im kommenden Jahr wird die Hoffmann Group deshalb ein weiteres Beladesystem für Maschinen ohne Automatisierungsschnittstelle mit einem maximalen Handlingsgewicht von 25 kg präsentieren, dessen Stärken im Schraubstock-Handling an Fräsmaschinen liegen.

Automatisiert in Serie produzieren

Der Lohnfertiger MCS Zerspanungstechnik aus dem niederbayerischen Hankofen hat mit der Einführung eines Garant Automation Beladesystems zudem den Einstieg in die Serienproduktion gewagt. Das 2014 gründete Zweimannunternehmen konnte ursprünglich mit den Preisen für Serienproduktionen aufgrund der hohen Maschinenstundensätze nicht mithalten. Nach Einführung des Beladesystems ging der Maschinenstundensatz deutlich nach unten bei gleichzeitig größerer Maschinenauslastung. „Die Geschäftsführer gehen von einer Umsatzsteigerung von 30 bis 40 Prozent aus. Bei den Stückzahlen liegt man inzwischen bei bis zu tausend Teilen pro Auftrag“, unterstreicht Eder und ergänzt schmunzelnd: „Der Roboter ist wie ein dritter Mitarbeiter. Nur, dass er nie schläft und kein Wochenende kennt.“

Den Überblick behalten

Eine gute Ergänzung hierzu ist eine digitale Fertigungslösung wie Connected Manufacturing, welche per Live-Schnittstelle aktuelle Daten zum Status der Maschine auf dem PC, Smartphone oder Tablet bereitstellt. Diese Lösung bietet eine Echtzeit-Überwachung für Werkzeuge, ihren aktuellen Zustand sowie ihren Lagerort und ermöglicht es, die Effizienz bei der Arbeitsvorbereitung zu steigern, Fehler zu vermeiden sowie den Maschinenstillstand zu reduzieren. Die angeschlossenen Bearbeitungszentren erhalten die Werkzeugdaten auf digitalem Wege, was Eingabefehler ausschließt und die Prozesssicherheit erhöht. Die angegliederte Auftragsverwaltung erlaubt es, sicher eingefahrene Prozesse zentral zu dokumentieren, um diese bei wiederkehrenden Aufträgen schnell wieder auf die Maschinen bringen zu können.

Automatisiert und flexibel vernetzt in die Zukunft

„Kleine und mittlere Zerspanungsbetriebe haben das Potenzial, größere oder auch sehr spezialisierte Aufträge abzuwickeln, wenn sie konsequent automatisieren und digitalisieren. Gut vernetzt können sie in Zukunft gegebenenfalls gemeinsam auch größere Aufträge übernehmen“, verdeutlicht Eder und ergänzt: „Die Hoffmann Group unterstützt diese Transformation als Enabler und Partner in sämtlichen Bereichen, indem sie Beratungsleistungen sowie die kontinuierliche Versorgung mit den notwendigen Produkten und Services sicherstellt: Werkzeuge, Betriebseinrichtungen, persönliche Schutzausrüstung, bis hin zu Software, Automatisierungslösungen und Schleifmaschinen für die Endbearbeitung. Damit ist Digitalisierung und Automatisierung auch für kleine Lohnfertiger mit geringem Aufwand und kleinem Budget machbar.“