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SchweizWerkzeugmaschinenautomatisierung: Vorgang, Funktion, Technik
Bei der Werkzeugmaschinenautomatisierung geht es darum eine Werkzeugmaschine automatisch zu bedienen. Der Hauptprozess dabei ist der Werkstückfluss, also das Einlegen von unbearbeiteten Werkstücken (Rohteilen) und/oder das Entnehmen von bearbeiteten Werkstücken (Fertigteilen) sowie das Speichern der Werkstücke um eine ausreichende Autonomie (mannlose Fertigung) zu erreichen.
Werkstücken (Rohteilen) und/oder das Entnehmen von bearbeiteten Werkstücken (Fertigteilen) sowie das Speichern der Werkstücke um eine ausreichende Autonomie (mannlose Fertigung) zu erreichen. Im Rahmen der Implementierung von Automatisierungstechnik werden dabei sehr oft auch noch weitere zusätzliche Prozesse in die Automatisierung mit einbezogen. Bei der wirtschaftlichen Herstellung und Bearbeitung von Metallteilen kommt der zuverlässigen und effizienten Automation eine immer größere Bedeutung zu. Dabei sind insbesondere tiefgreifende Kenntnisse in den einzelnen be- und verarbeitenden Prozessen erforderlich, gepaart mit langjähriger Automationserfahrung und pfiffigen und wirtschaftlichen Lösungsansätzen. Die Prozesskette in der Automatisierung, der Herstellung und der Bearbeitung von Metallteilen beinhaltet unterschiedliche Teilprozesse.
Je nach Qualitätsanforderungen, Kundenanforderungen, Investitionsvolumen und gewünschtem Automatisierungsgrad, kann der gesamte Prozess oder Teilbereiche automatisiert werden: Rohteil zuführen - Rohteil positionieren - Rohteil kontrollieren - Rohteil einlegen - Rohteil feinpositionieren - bearbeitetes Teil entnehmen - bearbeitetes Teil nachbearbeiten - bearbeitetes Teil vorreinigen - bearbeitetes Teil prüfen taktil/elektrisch/optisch - bearbeitetes Teil messen - bearbeitetes Teil reinigen - bearbeitetes Teil kennzeichnen - Fertigteil ablegen (z.B. in Werkstückträger) - Fertigteil palettieren - verpacken - etikettieren.
Die Anforderungen und das Potenzial sind dabei sehr vielschichtig:. Freie Nebenzeiten der Automation sollten auf die potenzielle Nutzung für wertschöpfungserhöhende Zusatzaufgaben geprüft. Durch Vorbereitung der Werkstückpositionen und Optimierung der Verfahrwege, muss die bestmögliche Span-zu-Span-Zeit gewährleistet werden. Oftmals lassen sich Teiloperationen von der Maschine auf den Roboter verlagern, damit kann eine einfachere Maschine verwendet werden und die Bearbeitungszeit wird reduziert. Beim Engineering sollte die Ergonomie ebenso im Mittelpunkt stehen, wie zeitsparende Variantenwechsel und eine bestmögliche Zugänglichkeit der Maschine für Rüstvorgänge sowie zur manuellen Bedienung mit Kleinserien. Eine stabile und robuste Bauweise, geschützte Anordnung von sensiblen Sensoren und Bauteilen sowie Maßnahmen zur Vermeidung von Schmutzverschleppung spielen ebenfalls eine wichtige Rolle. Das Automatisierungskonzept muss auf die typische Losgröße des Kunden und die Bedienerschnittstellen auf das Kenntnislevel des Bedienpersonals hin optimiert werden. Durch verschiedene Prüfungen kann der Ausschuss minimiert sowie die Beschädigung von wertvollen Werkzeugen mit Vorprüfungen der unbearbeiteten Teile ausgeschlossen werden. Durch eine zyklische Toleranzüberwachung können rechtzeitig Geschwisterwerkzeuge eingewechselt und damit die autarke Laufzeit der Maschine verlängert werden. Beim Einführen in die Spannvorrichtung werden die Werkstücke durch entsprechende Nachführ- bzw. Einführfunktionen exakt positioniert.
Vorteile von Industrierobotern in der Werkzeugmaschinenautomatisierung: Industrieroboter sind ausgereifte, langlebige und wartungsarme Komponenten, die bei professioneller Auslegung und Integration zuverlässige Fertigungsprozesse gewährleisten. Im Vergleich zu Linearportalen haben sie eine deutlich längere Lebensdauer bei gleichzeitig signifikant niedrigeren Wartungskosten. Die größere Flexibilität eines Knickarmroboters gegenüber einem Linearhandling erlaubt die Integration von zusätzlichen Prozessen bzw. bietet auch die Möglichkeit, über die Anlagenlebensdauer weitere Aufgaben in die Automation zu integrieren. Neben dem Hauptroboter, der üblicherweise die Hauptaufgabe(n) übernimmt, setzen wir in komplexeren Anlagen kleine, kostengünstige und zuverlässige Hilfs-Scara-Roboter ein, die unterstützende Tätigkeiten der Prozesskette übernehmen. Jeder Roboter ist dabei für sich im Rahmen seiner Freiheitsgrade mit eigener Steuerung frei programmierbar und arbeitet seine Aufgaben autark ab. Die Koordination der einzelnen Teilprozesse zum Gesamtprozess übernimmt die Steuerungszentrale der Anlage, mit der alle Einzelkomponenten verbunden sind.
