Die Maschinenfabrik Elburg BV nutzt eine spezielle Zelle zum Handling, Ausrichten und Bearbeiten von Komponenten für DAF

Aufgabe: 
Herstellung von Kabinenaufhängungen für DAF, wobei schwere Gussteile automatisch und ohne menschlichen Eingriff durch Fräs-, Bohr-, Gewindeschneid- und Entgratungsprozesse geführt werden müssen.

Lösung:
FANUC R-2000iB/165F-Handhabungsroboter mit Sicht- bzw. Lasersystem, die die Gussteile prüfen, positionieren und ausrichten sowie die Maschinen in der Zelle beladen und entladen.

Ergebnis:
Die Aufhängungen werden in einer einzigen Aufspannung bearbeitet. Die optimierte Interaktion zwischen den Robotern und Werkzeugmaschinen hat die Gesamtdauer der Bearbeitung verkürzt und die Kapazität der Zelle erhöht.


Automatisiertes Bearbeiten von Metallgussteilen 

Abnehmer von hochwertigen Metallerzeugnissen kennen die Maschinenfabrik Elburg BV

Das Unternehmen ist ein Spezialist für die Nachbearbeitung von Gussteilen. Keine leichte Aufgabe für einen Maschinenbaubetrieb: Gießen ist keine Hochpräzisionsarbeit und die Bauteile können zulässige Maßtoleranzen aufweisen. Um die Teile zufriedenstellend bearbeiten zu können, ist nicht nur eine gute Abstimmung mit der Schmiede hinsichtlich der Bezugsmaße wichtig, sondern auch umfangreiches Prozesswissen.

Kabinenaufhängungen

In dem Elburger Betrieb werden derzeit unter anderem spezielle Kabinenaufhängungen für DAF-Nutzfahrzeuge gearbeitet. Die in Links- und Rechtsausführung vorliegenden Gussteile werden gefräst, gebohrt, mit Gewinden versehen und entgratet. Um die Vorgaben von DAF zu erfüllen, musste eine Zelle entwickelt werden, die 24 Stunden am Tag an sieben Tagen in der Woche aktiv ist, erläutert Maarten Dijkshoorn von der Maschinenfabrik Elburg BV. „Roboter sind mehr denn je gefragt. Sie gestatten nicht nur eine kosteneffiziente kontinuierliche Bearbeitung, sondern erhöhen auch den Arbeitsschutz. Sie sind die ideale Lösung zum Heben der Aufhängungen– die zu schwer sind, um vom Schichtpersonal von Hand bewegt zu werden. Außerdem stellte sich uns die Frage der Personalplanung. Wie kalkulieren den Maschinenpark und die Anzahl der Mitarbeiter grundsätzlich nach einem Gesamtplan. Andere Projekte können außer Kontrolle geraten, wenn wir fest eingeplante Mitarbeiter abziehen.“

Produktionsprozess

Die Gussteile werden der Zelle auf einer Europalette zugeführt. Links- und Rechtsausführung eines Teils bilden jeweils ein Paar. Ein FANUC R-2000iB/165F-Roboter hebt die Gussteile von der Palette auf einen Sichttisch. Dies erledigt ein magnetischer Greifer. Auf dem Sichttisch werden die genaue Position und Lage bestimmt. Außerdem wird kontrolliert, ob tatsächlich zwei Aufhängungen vorhanden sind. Wenn nicht, ist ein Bedienereingriff erforderlich. Andernfalls greift ein FANUC R-2000iB – der zwischen drei Maschinen und einer BTU (Bohr- und Gewindebohreinheit) montiert ist – die Teile vom Sichttisch und setzt sie auf einen freien Zwischenplatz vor einer der Maschinen. Wenn eine Maschine frei ist, platziert derselbe Roboter das Werkstück in die Spannvorrichtung und wartet, bis eine der Maschinen die Bearbeitung aufnehmen kann. Sobald die Bearbeitung abgeschlossen ist, entlädt der Roboter das Bauteil und setzt es in der Zwischenstation ab, um der leeren Maschine sofort ein neues Bauteil zuzuführen. Die Bearbeitung dauert etwa 20 Minuten und die Pausen zwischen zwei Bearbeitungsvorgängen sollten möglichst kurz sein. Die Maschine läuft erneut und der Roboter befördert die zuvor bearbeiteten Bauteile von der Zwischenstation zurück zu der BTU. Da der Roboter die Servoachsen der BTU steuert, fungiert die Einheit im Endeffekt als Erweiterung (siebte und achte Achse) des Roboters. Nach der Bearbeitung auf der BTU platziert der Roboter das Bauteil auf einen Montagetisch. Der erste Roboter – jetzt mit einem mechanischen Greifer ausgerüstet, da die Kombination Magnetgreifer/Spanner im Allgemeinen nicht ideal ist – übergibt das Bauteil an die Entgratstation. Dabei handelt es sich im Grunde um eine motormontierte Stahlbürste, deren Verschleiß durch die Bewegung des Roboters ausgeglichen wird. Nach dem Entgraten befördert der Roboter das fertige Bauteil auf eine Europalette. Der gesamte Prozess beginnt erneut.

Einsatzfertig

„Das System besitzt eine Reihe von Features, die die Zelle einzigartig machen“, sagt Stefaan Poppe von Gibas. Das Unternehmen ist Roboterintegrator und Lieferant der CNC-Maschinen – und maßgeblich am abschließenden Design der Zelle beteiligt. „Damit eine relativ kleine Maschine mit intelligenten Werkzeugen eine zweckmäßige Bauteilgröße bearbeiten kann, mussten wir zunächst die Maschinen individuell anpassen. Andernfalls hätte die Wirtschaftlichkeit des Projekts in Frage gestanden. Ein weiteres Kriterium war die Qualität: Wir wollten die Kabinenaufhängungen in einer einzigen Aufspannung verarbeiten. Die richtige Interaktion der Roboter und Maschinen war hier entscheidend. Die Maschinenfabrik Elburg konnte auf die vierachsige CNC verzichten, da die Bohrschritte von einer BTU außerhalb der Maschinen erledigt werden. Dies bringt natürlich einen wirtschaftlichen Vorteil. Die Optimierung des gesamten Prozesses verkürzte die Gesamtdauer der Bearbeitung und erhöhte die Kapazität der Zelle. Die Durchsatzzeit verringerte sich von 37 Minuten auf 20 Minuten. Und nicht zuletzt hat das Bearbeitungsergebnis auch optisch profitiert. Uns ist es gelungen, für eine reibungslose Zusammenarbeit der Roboter zu sorgen – und dies in einer schwierigen Industrieumgebung mit eher klobigen Bauteilen. Wir haben den ersten Roboter mit Sichtsystem und den zweiten mit Lasersensor ausgestattet. Letztere Option sorgt dafür, dass ein Werkstück auch bei fehlender Sicht erkannt wird.

Partnerschaft

Manchmal sind kürzeste Handhabungszeiten essenziell. In diesem Fall lag der Schwerpunkt auf Kontinuität, Qualität und Zuverlässigkeit. Der Automobilsektor stellt stets hohe Anforderungen an seine Zulieferer. Die Maschinenfabrik Elburg BV konnte diese Anforderungen erfüllen und freut sich über die enge Zusammenarbeit mit Gibas. Dijkshoorn: „Wir haben Gibas bereits frühzeitig umfassend in das Projekt einbezogen. Diese Vorgehensweise hat sich bereits mehr als einmal bewährt. Wir verfügen über das Prozesswissen, kennen die komplexen Gussteile und entwickeln geeignete Werkzeugformen mit, während Gibas die Robotik integriert und die CNC-Maschinen liefert. Geballtes Know-how! Gibas ist in der Lage, die Maschinen an unsere Bedürfnisse anzupassen und eine reibungslose Kommunikation zwischen den Komponenten herzustellen.“ Poppe fügt hinzu: „In unserem Sektor sind derartige Projekte normal. Ein herkömmliches Kunden-Lieferanten-Verhältnis führt hier nicht sehr weit. Als Unternehmen musst du neue Konzepte entwickeln und Marktänderungen rechtzeitig vorhersehen. Zuerst wurde eine kleinere Zelle zur Fertigung weniger Kabinenaufhängungen entwickelt. Schnell waren wir aufgrund steigender Stückzahlen mit dem Ausbau beschäftigt. DAF sah hier Handlungsbedarf, weswegen wir uns zu einer Adaption der Zelle entschieden. Der ursprüngliche Entwurf sah zwei Maschinen und einen Roboter vor. Letztendlich sind es drei Maschinen und zwei Roboter geworden. Solche Veränderungen können nur dann schnell umgesetzt werden, wenn man Hand in Hand arbeitet. Dijkshoorn betont abschließend, dass in der Branche eine frühzeitige Kooperation wichtig für die Auftragsakquise ist: „Wir entwickeln manchmal gemeinsam und bauen dabei auf bestimmten Konzepten auf, sodass wir bei einer Anfrage sehr schnell mit einem Angebot reagieren können. Das sorgt dann für den entscheidenden Wettbewerbsvorteil. Schnelles Reagieren ist wichtig, ansonsten ist der Zug abgefahren. Dazu wiederum ist eine Partnerschaft wichtig, in der zeitliche Aufwendungen und das Risiko von Zeitausfällen geteilt werden.“

Starre Robotisierung

Auf die Frage, ob Roboter den Fertigungsprozess flexibler machen, antwortet Poppe mit Vorbehalt: „Selbstverständlich ist der Roboter an sich flexibel. Jedoch wird bei schlüsselfertigen Projekten für die Serienfertigung viel Zeit und Geld investiert, um eine Lösung für ein spezifisches Produkt zu entwickeln. Der zentrale Vorteil ist dann der voll automatische Fertigungsprozess. Reibungslos und für den Bediener einfach zu steuern. Übrigens auch einer der Gründe, weshalb wir hauptsächlich Roboter von FANUC wählen. Sie sind am Markt für ihre Zuverlässigkeit und Bedienfreundlichkeit bekannt. Dennoch ist der Engineeringaufwand erneut groß, wenn in der Zelle ein anderes Produkt gefertigt werden soll. Daher würde ich eher von einer Art „starrer“ Robotisierung sprechen – bei der die (selben) Roboter für ein neues Projekt genutzt werden können, sobald die Fertigung eines Produkts eingestellt wird. Denn das Ende ihrer Standzeit haben sie dann noch längst nicht erreicht.“

ABBILDUNGEN UND BESCHRIFTUNGEN

Der Roboter steuert die Servoachsen der Bohr- und Gewindebohreinheit – sie fungieren so als siebte und achte Roboterachse.
Die Kabinenaufhängungen treffen paarweise auf Europalette ein. Die Paare (links und rechts) werden während der Produktion zusammengehalten.
Die Roboterposition beim Entgraten passt sich dem Verschleiß der Stahlbürste an.
Drei vierachsige CNC-Maschinen und zwei FANUC R-2000iB/165F-Roboter bilden die Fertigungszelle für die Kabinenaufhängungen von DAF.

Verwendete FANUC-Produkte