Schirling Frästechnik ist ein mittelständischer Zulieferbetrieb aus dem Unterallgäu für anspruchsvolle Frästeile in Hydraulik, Optik und Messelektronik. Schirling fräst mit modernen CNC-Maschinen auch komplizierte Teile aus Standardstählen, Edelstahl, Aluminium und Kunststoffen im µ-Bereich –sowohl in Einzel- als auch in Serienfertigung.
An einem Freitagnachmittag im Sommer 2021, als die meisten Mitarbeiter schon auf dem Weg ins Wochenende waren, hatte Stefan Schirling noch „zu überlegen und zu tüfteln“, wie er sagt. Der Juniorchef von Schirling Frästechnik recherchiert daher zum Thema Robotik im Internet. Bislang erledigte das kleine Unternehmen mit sieben Mitarbeitern die Maschinenbeladung noch manuell, doch das Arbeitspensum steigt fortwährend. Daher ist das Thema Automation immer dringender geworden.
Schnelle Reaktion aus Konstanz
Stefan Schirlings Interesse an der Robotik hat sich der Algorithmus der Suchmaschine gemerkt und dem Juniorchef an jenem Freitag über eine Social-Media-Plattform den Industrieroboter Horst von Fruitcore Robotics „zwischen die Zeilen geschoben“, wie er sich erinnert. „Den Roboter habe ich mir auf der Website angeschaut und war erfreut über die offene Preispolitik, die Fruitcore Robotics betreibt. Dann habe ich eine Mail geschrieben, und eine halbe Stunde später kam ein Anruf.“
Keine drei Wochen später zog der Industrieroboter Horst aus Konstanz im Fräszentrum ein. „Ich habe ihn ausgepackt, an den Strom angeschlossen und losgelegt“, sagt Stefan Schirling. Freilich, ein paar Anpassungen bei Programmierung und Steuerung musste er noch vornehmen, „doch das war zum allergrößten Teil selbsterklärend. Die intuitiv bedienbare Software Horstfx sowie die Steuerung Horstcontrol sind bei der Lieferung mit dabei. Gleich nach der Auslieferung konnten wir damit beginnen, den Roboter selbst zu installieren und auf unsere Anforderung hin einzurichten.“
Zeitersparnis und Effizienzgewinn
Die Integration und Einbindung von Horst an die Bearbeitungsmaschine gelang reibungslos. Nur als es darum ging, die pneumatisch gesteuerten Schraubstöcke in den Zyklus zu integrieren, kam Stefan Schirling an seine Grenzen. „Ich habe dann einfach bei Fruitcore Robotics angerufen, und der Support konnte mir am Telefon direkt und schnell weiterhelfen.“
Derzeit hat das Unternehmen einen größeren Auftrag mit 3.000 Teilen pro Charge abzuarbeiten, der regelmäßig monatlich zu erledigen ist. Es handelt sich um Metallklötze, die auf Maß zu fräsen sind und später beim Auftraggeber zu Hydraulikkomponenten weiterverarbeitet werden. Die Maschinenbestückung mit diesen Rohteilen geschah vor dem Schritt zur Automatisierung manuell. Stefan Schirling : „Das war ineffizient, unergonomisch, vom Ablauf her unabgestimmt und hat zu unnötigen Leerzeiten geführt.“
Vier Schraubstöcke bestückt
Horst arbeitet diese Aufgabe nun automatisch ab, auch in der Mittagspause oder spätabends, ohne Stillstandzeiten. Vor der Maschine lagert dazu ein Werkstückstapel aus Trays mit jeweils 72 Rohteilen. Das exakte, immergleiche Positionsmuster ist in der Palettiersoftware des Roboters hinterlegt, sodass er wiederkehrend die Teile einzeln nacheinander abgreifen kann. Wenn die Bearbeitungsmaschine das Signal „fertig“ an den Roboter sendet, betätigt der Roboter über ein Pneumatikventil einen Zylinder und öffnet die Maschinentür, fährt in die Maschine ein und reinigt mit einer Luftblasvorrichtung das Werkstück von Kühlemulsion.
Dann fährt Horst an den ersten von vier Schraubstöcken und öffnet diesen wieder über ein Pneumatikventil, entnimmt das Teil und verfährt mit ihm zu einer Vorrichtung mit Luftdüsen in der Maschine, wo es direkt getrocknet wird. Anschließend entnimmt er das Werkstück aus der Maschine und legt es gemäß des fest vorgegebenen Palettiermusters ab – von wo das fertig bearbeitete und getrocknete Teil manuell entnommen und verpackt wird.
Schließlich fährt der Roboter zum Traystapel und nimmt sich ein Rohteil, verbringt es in die Maschine, bläst den Schraubstock mit der Luftdüse ab und legt das Teil in den Schraubstock. Die Maschine erhält unterdessen das Startsignal dafür, einen Schraubstock weiterzurücken. Zuvor verifiziert ein Sensor am Robotergreifer, dass der Schraubstock auch wirklich geschlossen ist.
Vollautomatische Abarbeitung
Dann kommt der nächste Schraubstock an die Reihe. So geht es durch alle Bearbeitungsschritte jeweils mit vier Schraubstöcken pro Durchgang. Für jede Bearbeitung benötigt die Fräsmaschine-Roboter-Kombination rund neun Minuten. In der Software ist ein Zählsystem integriert: Horst fährt nach dem vierten Durchgang aus der Maschine, schließt die Tür und das Bearbeitungsprogramm beginnt von vorn.
Zu den Herausforderungen, die Horst bei dieser Aufgabe zu erfüllen hat, gehört das absolut präzise Einlegen der Werkstücke in den Schraubstock und das exakte Einhalten des sehr kurzen Weges. Auch, dass die vier Schraubstöcke in der Maschine nacheinander abgearbeitet werden, ließ sich mit der Software gut abbilden.
Mit dieser Roboterlösung konnte Schirling Frästechnik daher innerhalb nur weniger Wochen einen essenziellen Fertigungsablauf von null auf hundert automatisieren – obendrein kostengünstig. „Wir wollen Abläufe, wann immer möglich, automatisieren, um auf dem Markt konkurrenzfähig zu bleiben“, sagt Stefan Schirling, der die Unternehmensleitung sukzessive von seinem Vater und Geschäftsführer Klaus Schirling übernimmt. „Unser Ziel ist es, optimiert und automatisiert zu fertigen, um wirtschaftlich zu sein – und auch, um unserem Personal die Arbeit zu erleichtern.“
Unkomplizierte Bedienung
Mit Horst ist dieser einfache Einstieg in die Automatisierung gelungen, weil Installation und Bedienung unkompliziert sind. „Obwohl roboterunerfahren, haben wir die Einführung von Horst gut hinbekommen“, bilanziert Stefan Schirling. „Die Umsetzung dieser Automatisierungsaufgabe hat schnell funktioniert, nicht zuletzt auch, weil die Zusammenarbeit mit Fruitcore Robotics immer super funktioniert hat.“
Deshalb stehen auch schon weitere Projekte mit den Konstanzern bei Schirling Frästechnik in den Startlöchern. Das Unternehmen will die Fräsmaschinenbeladung noch um eine automatisierte Teilzufuhr zum Roboter erweitern. Außerdem arbeitet Schirling Frästechnik an Projekten mit Horsts kleinem und großem Bruder: Horst600 soll beim Teileentgraten eingesetzt werden und Horst1400 bei der Maschinenbe- und -entladung nicht nur einzelne Bauteile, sondern ganze Vorrichtungen handhaben.
Fruitcore Robotics GmbH
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