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Am Standort Landau in der Pfalz produziert Watts Industries Deutschland GmbH vorwiegend Produkte für wasserführende Heizungs- und Klimaanlagen. Bearbeitungsmaschinen aller Art arbeiten in der dortigen Produktion im Schichtbetrieb, darunter auch mehrere Bearbeitungszentren von Alzmetall, die die spangebende Bearbeitung unterschiedlich langer Rohre für Fußbodenheizungen übernehmen.
Über zehn Jahre lang war das Be- und Entladen dieser Bearbeitungszentren Aufgabe angelernter Mitarbeiter. „Wir leiden jedoch hier am Standort massiv unter Personalmangel. Um den kontinuierlichen Betrieb der Maschinen im Schichtbetrieb sicherzustellen, blieb nur die Investition in Roboter“, sagt Andreas Becker, Industrial Engineer bei Watts Industries. „Zudem eröffnete das die Möglichkeit, die frei werdenden Mitarbeiter für höherrangige Aufgaben zu qualifizieren und sie vom Kontakt mit Kühlschmierstoffen zu entlasten.“
Platzangebot und Toleranzen bereiten Kopfzerbrechen
Doch das Vorhaben, die Maschinen samt Teilereinigungsanlage zu automatisieren, ging durchaus mit Herausforderungen einher. Heiko Röhrig, Senior Business Development Manager der mit dem Projekt beauftragen EGS Automation GmbH, erinnert sich: „Die Automatisierung von Werkzeugmaschinen mit Yaskawa-Robotern ist für uns Standard. Bei Watts bereitete uns aber nicht nur das stark eingeschränkte Platzangebot in der Fertigung Kopfzerbrechen, sondern auch die mit hohen Toleranzen versehene Bereitstellung der Teile in nie für die Automation vorgesehen Werkstückträgerwagen aus Blech.“
Auf einem Wagen finden – übereinander gestapelt und schräg gestellt – bis zu 15 Werkstückträger mit bis zu 48 Teilen Platz. Um die Toleranzen der Wagen für die präzise Roboterhandhabung auszugleichen, hat EGS Automation jeden Yaskawa-Sechsachser Motoman GP50 mit einem gegen Kühlschmierstoffe resistenten Sensor am Greifwerkzeug ausgestattet, mit dem der Roboter mehrere Positionen anfährt und daraus einen Korrekturfaktor für das aktuelle Koordinatensystem ermittelt. Ist die tatsächliche Stapelhöhe samt Verkippung ermittelt, startet startet der Roboter.
Paarweise Handhabung reduziert die Be- und Entladezeit
Sobald sich die Türen des Bearbeitungszentrums öffnen, zählt jede Sekunde. Der große Yaskawa-Sechsachser fährt zügig in den Arbeitsraum der Maschine, entnimmt mit seinem Doppelgreifer zwei der insgesamt vier bearbeiteten Rohre und legt sie auf einer Zwischenablage ab. Dort holt er sich zwei unbearbeitete Teile, legt sie in die Maschine ein, entnimmt im gleichen Arbeitsgang das letzte bearbeitete Paar aus der Maschine und belädt sie mit dem zweiten unbearbeiteten Teilepaar. Dann raus aus der Maschine, Türe zu und weiter geht´s mit der Bearbeitung von jeweils vier Rohren in einer Aufspannung.
Nach erfolgter Be- und Entladung wird klar, warum der Motoman GP50 mit einem weiteren Einzelgreifer ausgestattet ist. Heiko Röhrig: „Die Rohre erreichen die Anlage in dicht gepackten Kunststoffblistern, die die gleichzeitige Entnahme von zwei Rohren mit dem Doppelgreifer nicht zulassen. Da wir während der Hauptzeit der Maschine ausreichend Zeit haben, lassen wir den GP50 die Rohre Teil für Teil auf eine Zwischenablage in Doppelgreifer-tauglichem Abstand vereinzeln. Von dort aus kann der Sechsachser die Rohre paarweise handhaben, was die Be- und Entladezeit an der Maschine signifikant reduziert.“
Variantenanzaxhl: Teachaufwand komplett vermieden
Rohrrohlinge in Längen von 120 mm bis 750 mm, in zwei unterschiedlichen Durchmessern sowie wahlweise in Messing oder Edelstahl lassen die Variantenanzahl bereits heute auf über 50 steigen. „Um den großen Aufwand für das Teachen der zahlreichen Varianten zu vermeiden, setzen wir auf ein rein rechnerisch aufgebautes Programm. Hier gibt der Bediener selbst für neu hinzukommende Varianten nur bestimmte Parameter wie Rohrlänge, Bohrungsabstand etc. ein, und das Programm erledigt den Rest. Teachaufwand wird somit komplett vermieden“, so Heiko Röhrig. Diese Variabilität der robotergestützten Automation ermöglicht die Fertigung vieler Varianten und relativ kleiner Losgrößen in beispielloser Wirtschaftlichkeit.
Und auch die Entscheidung für den Motoman GP50 hat Andreas Becker nicht bereut: „Der GP50 bietet genügend Reserven hinsichtlich Traglast und Reichweite, um auch für künftige Applikationen gerüstet zu sein. Außerdem gewährleistet sein wasserdichtes Handgelenk hundertprozentige Ausfallsicherheit auch bei intensiver Beaufschlagung mit Kühlschmierstoffen und: Die sechste Achse ist so schlank gehalten, dass wir auch unter den beengten Platzverhältnissen im Arbeitsraum der Maschine bestens zurechtkommen.“
Ist ein Werkstückträgerwagen komplett mit bearbeiteten Teilen bestückt, transportiert ihn ein Bediener zur Teilereinigungsanlage, die mit Yaskawa-Vier- und -Sechsachsrobotern der Typen SG650 und GP50 automatisiert ist. Für eine höhere Autonomie stehen insgesamt drei Wagenplätze zur Verfügung, wobei der Roboter Zugriff auf zwei Plätze hat. Der dritte Platz dient dem Bediener zum Wechseln der Wagen und gewährleistet einen unterbrechungsfreien Automatikbetrieb.
Bei der Durchlaufreinigungsanlage ist die Schmutz- von der Sauberseite getrennt. Die Beladung mit den ungereinigten Rohren übernimmt ein GP50, der diese auf einem Zuführband ablegt. Nach absolviertem Bürst-, Entgrat- und Reinigungsdurchlauf verlassen die Teile die Anlage auf der Sauberseite auf einer Förderstrecke.
Hier übernimmt ein schneller Yaskawa-Scara SG650 die Handhabung der Teile und legt die Rohre mit höchster Dynamik in eine Station ein, in der sie über einen Lasersensor rotatorisch anhand der Bohrungen ausgerichtet werden. Im letzten Arbeitsschritt greift ein weiterer GP50 die Rohre und legt sie für den Weitertransport lageorientiert in Holzboxen ab. Um eine möglichst hohe Packungsdichte in den Boxen zu erreichen, hat EGS Automation einen Spezialgreifer entwickelt, der die Rohre nicht am Umfang, sondern in ihren Radialbohrungen greift und sie so dicht an dicht platzieren kann.
Die übergeordneten Ziele, die mit der Automatisierung einhergingen, darunter eine gewisse Unabhängigkeit gegenüber dem Personalmangel, eine höhere Produktivität, eine verbesserte Autarkie und nicht zuletzt die Schaffung eines sauberen Arbeitsumfelds für die Beschäftigten ohne Hautkontakt mit Kühlschmierstoffen ließen sich in vollem Umfang realisieren.
Und noch etwas begeistert Andreas Becker: „Das Projektmanagement von EGS Automation erwies sich als überaus verlässlich. Zeit- und Kostenkalkulationen wurden penibel eingehalten und das selbst unter erschwerten Bedingungen der Covid-Pandemie. Als ebenso zuverlässig erweisen sich die Yaskawa-Roboter, die bei der Belegschaft schnell zu geschätzten Kollegen wurden, da sie sich sehr einfach bedienen lassen und ungeliebte Aufgaben übernehmen.“
Yaskawa Europe GmbH
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