Seit 2019 steht eine Arburg Allrounder Cube 2900-Spritzgießmaschine bei Hauff im Dienste der Produktion von Oberkorbrollen für Spülmaschinen. Diese kleinen Kunststoffelemente bestehen aus zwei miteinander verbundenen Teilen: einem frei beweglichen Rad und einer fest verbauten Steckbuchse. Diese Rollen werden im Cube gegossen und mit Hilfe eines gegenläufigen Werkzeugs gleich miteinander verheiratet.
Das Gießen und Montieren erfolgt so in einem vollautomatisierten, zweistufigen Prozess, den Hauff gemeinsam mit dem Spritzgießmaschinenhersteller Arburg aufgesetzt hat. „Unsere Anlage und all die damit zusammenhängenden Prozesse sind einzigartig auf der Welt“, schwärmt Jörg Vetter, technischer Leiter der Kunststoffspritzerei Hermann Hauff GmbH & Co. KG: „Wir sparen damit vier bis fünf Spritzmaschinen ein und entlasten unsere Mitarbeitenden von monotonen Produktionsaufgaben.“
60 Millionen BSH-Bauteile pro Jahr
Jedes Jahr stellt Hauff allein für die BSH Hausgeräte GmbH mit dem Cube rund 60 Millionen Bauteile her, in den nächsten drei Jahren soll die Produktion auf bis zu 75 Millionen Stück hochgefahren werden. Der Familienbetrieb Hauff bleibt damit ganz auf Zukunftskurs: „Wir fangen da in der Kunststoffverarbeitung an, wo andere aufhören“, beschreibt Jörg Vetter die Unternehmensphilosophie. „Eislöffel lassen sich irgendwo auf der Welt einfach und günstig produzieren. Wenn es aber um anspruchsvolle und filigrane Hightech-Komponenten mit einem Schussgewicht von 0,0004 bis 400 Gramm geht, muss auf Qualität Verlass sein – das kann nicht jeder.“
Autonomen Produktion von der Spritzgussmaschine auf die Palette
Dass dieser Anspruch bei Hauff erfüllt tagtäglich werden kann, dazu trägt auch der Roboterspezialist Robomotion bei. Bei Hauff sind die Robotik-Experten aus Leinfelden-Echterdingen geschätzte Entwicklungspartner bei der Erstellung maßgeschneideter, automatisierter Produktionsprozesse. „Unsere Aufgabenstellung war es, die Herstellung und Montage der Oberkorbrollen für Spülmaschinen neu aufzusetzen mit dem Ziel, höhere Stückzahlen und hohe Effizienz bei gleichzeitig optimaler Ausnutzung der begrenzten Produktionsfläche zu erreichen“, erklärt Robomotion-Geschäftsführer Andreas Wolf. „Es ging um den Aufbau einer autonomen Produktion von der Spritzgussmaschine auf die Palette – als ‚One-Piece-Flow‘, also als durchgängigen, nicht unterbrochenen Prozess.“
Gemeinsam mit Jörg Vetter und seinem Team habe Robomotion den gesamten Prozess intensiv unter die Lupe genommen, um eine Anlage zu entwickeln, die die Spritzgussmaschine, das Montagewerkzeug, die dazugehörigen Roboterzellen sowie die benötigten Greifer und den Palettierer integriert. „Das war extrem anspruchsvoll“, erinnert sich der Robomotion-Geschäftsführer.
Zwei Jahre Entwicklung
„Über zwei Jahre hatte die Entwicklung der Gesamtanlage in Anspruch genommen, allein die Software schlug mit einem Jahr zu Buche“, berichtet Jörg Vetter. Dazu ist in das Projekt auch Expertise aus verschiedensten Richtungen eingeflossen, allen voran vom erfahrenen Maschinenbauer Arburg. Eigens für die speziellen Anforderungen von Hauff hatte Arburg mit dem Cube ein Werkzeug konfiguriert, das die Herstellung zweier Komponenten mit deren Montage verbindet.
Der Name „Reverse Cube 2900“ ist dabei Programm: Der stählerne Würfel lässt sich um seine Mittelachse gegenläufig drehen, so dass mittels eines speziellen Greifers die gegossenen Teile in zwei Arbeitsschritten unmittelbar zusammengeführt werden können, bevor sie über ein Förderband zur Verpackungs- und Palettierungszelle trans-portiert werden. „Das ist einmalig auf der Welt und gibt es so nur bei uns“, sagt Jörg Vetter stolz.
Blick auf den gesamten Prozess
Da es dabei um den gesamten Herstellungsprozess ging – vom Handling des Cube bis hin zur Verpackung und der Palettierung der fertigen Produkte. Dazu mussten Jörg Vetter und die Robomotion-Experten tief in die operativen Details einsteigen. „Um maximal effizient und betriebssicher auf dem eng begrenzten Raum agieren zu können, haben wir den Prozess in die ‚Hände‘ von Kuka Robotern gelegt. Das gab uns viele Gestaltungsoptionen“, erklärt Andreas Wolf.
So arbeitet der Cube mit einem sechsachsigen KR Kuka-Quantec-Roboter zusammen, der dank seiner robusten Bauweise maximale Wiederholgenauigkeit und kontinuierliche Präzision erreicht. Mit einem speziellen Greifer entnimmt er simultan zum Spritzzyklus die Rollen aus dem unteren Teil des Würfels, setzt sie in die in der oberen Hälfte befindlichen Steckbuchsen ein, um die fertigen Konstrukte danach zu entnehmen und auf dem Förderband in Richtung Verpackung abzulegen.
Alle 9,5 Sekunden entstehen 24 Rollen
„Mit seiner extremen Geschwindigkeit reduziert dieser Roboter die Zykluszeiten in der Produktion und steigert zugleich die Fertigungsqualität, ohne dabei jemals aus dem Takt zu geraten“, so Andreas Wolf. Dies sei eine wesentliche Anforderung für Hauff. Alle 9,5 Sekunden entstehen so 24 hochwertige Oberkorbrollen – wie „aus einem Guss“.
Das Förderband verbindet die Produktionszelle mit der Verpackungs- und Palettierungszelle, wo ein KR Quantec PA von Kuka seinen Dienst tut. „Der schlanke Palettierroboter ist vielseitig und dynamisch, bei einer sehr geringen Störkontur“, begründet Wolf die Wahl. Der KR Quantec PA faltet bei Hauff eigenständig die Versandkartons, platziert diese unter dem Förderband, um sie nach der Befüllung mit exakt 1.560 Rollen zu verschließen und auf einer Europalette zu stapeln.
Cube kommt eine komplette Schicht alleine zurecht
Drei Paletten mit jeweils 45 Kartons und 70.200 Kunst-stoffrollen verlassen so pro Tag das Haus. „Die Anlage läuft komplett eigenständig durch, ohne weiteren Betreuungsaufwand“, sagt Andreas Wolf. „Wir haben eine Pufferzeit von acht Stunden eingeplant. Dann muss ein Mitarbeiter die fertig bereitgestellten Paletten von der Anlage nehmen. Das heißt: Der Cube kommt eine komplette Schicht auf sich allein gestellt bestens zurecht.“
Um diesen komplexen neuen Produktionsschritt in einer laufenden Produktion gehen zu können, ist eine möglichst exakte Planung unerlässlich. Daher hat Andreas Wolf von Anfang an Kuka.Sim eine smarte Planungssoftware für die Offline-Programmierung von Kuka Robotern in die Anlagen-entwicklung integriere.
Learning by doing im virtuellen Raum
„Gerade weil der Platz in der Produktionshalle so knapp bemessen ist, war es wichtig, die Anlage und ihre Funktionalitäten bereits auszuprobieren, bevor sie real geworden sind.“
So konnte er beispielsweise schon in der Engineering-Phase eine Taktzeitanalyse vornehmen und in das Layout und die Auslegung einbeziehen. „Das war ‚learning by doing‘ im virtuellen Raum“, so Wolf. „Ohne Kuka.Sim wäre die Anlagenkonfiguration mit Sicherheit sehr viel aufwendiger und kostspieliger geworden oder sogar schiefgegangen. Das kommt gerade für einen Mittelständler überhaupt nicht in Frage.“
Kuka Deutschland GmbH
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