Beladeroboter Motorteile automatisiert zum Drehen und Fräsen

Von Martinus Menne

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Wie lässt sich bei wachsenden Auftragseingängen die Produktionskapazitäten steigern – trotz Fachkräftemangel? Tornado Antriebstechnik setzt auf ein Automatisierungskonzept und holt mit Beladerobotern von Halter CNC Automation zur Unterstützung.

Stapelprinzip: Der Beladeroboter realisiert mit seinen Stapelstationen eine hohe Teilekapazität auf kleinem Raum.
Stapelprinzip: Der Beladeroboter realisiert mit seinen Stapelstationen eine hohe Teilekapazität auf kleinem Raum.
(Bild: Martinus Menne )

Die Tornado Antriebstechnik GmbH mit Sitz in Berlin fertigt Getriebe und Getriebemotoren mit Leistungen 50 bis 5.000 Watt. Das Unternehmen hat mit seinen Produkten vor allem Nischen besetzt und sich in entsprechenden Märkten erfolgreich positioniert.

Die Automatisierung hat nach Ansicht von Martin Richter, Projektmanager bei Tornado Antriebstechnik, angesichts kontinuierlicher Auftragszuwächse in den vergangenen fünf Jahren deutlich an Relevanz gewonnen: „Über die übliche Beladung mittels Beladeportale hinaus sind wir bereits vor mehreren Jahren im Zusammenhang mit der Investition eines Horizontal-Drehzentrums in die Automatisierung mit Knickarmrobotern eingestiegen.“

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Mit dieser Maschine werden vor allem Teile vorgedreht, die zu einem Großteil auf einer Wälzfräsmaschine zu Zahnrädern weiterverarbeitet werden. Parallel zum Drehzentrum wollte das Berliner Unternehmen daher auch die Wälzfräsmaschine automatisieren.

Kapazitätssteigerung mit wenig Platzbedarf

Im Zuge der Investition in die Werkzeugmaschine wurde Tornado Antriebstechnik auf den Halter Turn Stacker aufmerksam. Das Roboter-Beladesystem ist ausgelegt für rotationssymmetrische Werkstücke mit einem Durchmesser bis zu 230 mm (maximale Werkstückhöhe 175 mm). Ausgestattet mit insgesamt 12 rotierenden Stapelstationen bietet die Automatisierungslösung eine hohe Werkstückkapazität bei gleichzeitig geringem Flächenbedarf.

Die Bestückung der Roboterzelle erfolgt hauptzeitparallel von der Rückseite. Damit der Roboter ein Werkstück aus dem Stapel an einer definierten Position greifen kann, kennzeichnet der Bediener einen Rohteilstapel über einen mechanischen und von einem Sensor detektierten Hebel. Über eine Gewindespindel gelangen die Werkstücke dann in die korrekte Abnahmeposition. Der mechanische Hebel kippt automatisch, sobald eine Werkstückstation abgearbeitet wurde. Sie wird vom Roboter dann zur Ablage der nächsten Fertigteile genutzt. Eine aus der Ferne gut erkennbare Betriebsstatusleuchte visualisiert mit verschiedenen Farben die jeweils aktuelle Prozessphase, so dass ein Bediener rechtzeitig reagieren kann.

Unbemannte Produktion über eine halbe Schicht

Das Automatisierungskonzept des Halter Load Assistant überzeugte, weshalb sich das Unternehmen dazu entschloss, die Dreh- als auch Wälzfräsmaschine mit einem Beladeroboter zu koppeln – auch im Hinblick auf einen einheitlichen Systemgedanken.

Auf dem Drehzentrum werden insgesamt 31 verschiedene Teile mit Durchmessern von cirka 30 bis 60 mm komplett gefertigt. Das Gesamtsystem mit dem Beladeroboter ermöglicht bei durchschnittlichen Bearbeitungszeiten von maximal 2,5 Minuten pro Werkstück eine autarke Fertigung von bis zu 4 Stunden.

Da die Tornado Antriebstechnik in der Regel dreischichtig produziert, gibt es nach Aussagen von Martin Richter keine Geisterschichten. Eine unbemannte Schicht lässt sich aber dennoch zum Wochenende realisieren, indem der Halter Load Assistant an Samstagen so weit vorbereitet wird, dass er über einen gewissen Zeitraum die CNC-Maschine beladen kann. „Durch die Robotersysteme haben wir unsere Produktionskapazitäten nachhaltig steigern können, ohne neues Fachpersonal, das ohnehin schwierig zu bekommen ist, einstellen zu müssen“, sagt Richter. „Die Bediener in unserer Abteilung sind durchschnittlich für bis zu vier weitere Maschinen verantwortlich. Dank der Automatisierung werden sie nun entscheidend entlastet“, betont Richter.

Zwei Beladeroboter-Konzepte

Knapp ein Jahr nach diesen Investitionen stand eine weitere Modernisierung des Maschinenparks an, diesmal mit einem Drehzentrum als Ersatzinvestition für eine ältere Maschine. Das Teilespektrum für diese Einspindelmaschine ist mit mehr als 100 verschiedenen Produkten vergleichsweise hoch, wobei sie vor allem formgebundene Teile wie Motoradapter, Lagerschilder und Getriebeflansche produziert.

In diesem Fall entschied sich Tornado Antriebstechnik für den Beladeroboter Typ Load Assistant Universal 25 von Halter CNC Automation, vor allem, weil sich die Werkstücke wegen der sehr unterschiedlichen Dimensionen für Stapelstationen als Teilepuffer nicht eigneten. Der Halter Load Assistant Universal verfügt indes über verschiedene, universelle Rasterplatten zur Aufnahme von Werkstücken mit Durchmessern von 10 bis 230 mm. Die mit dem Drehzentrum zu bearbeitenden Werkstückdimensionen bewegen sich zwischen 62 und 300 mm. „Das größte Bauteil ist ein Deckel für ein Getriebegehäuse, für das wir die Rasterplatte für Rohteile von 23 bis 230 mm verwenden. Mit nur vier weiteren Rasterplatten decken wir für die Produktion schon die gesamte Bandbreite an sehr unterschiedlichen Teiledimensionen ab“, so Richter.

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Standardlösung für die wirtschaftliche Automatisierung

Die Losgrößen für dieses Drehzentrum bewegen sich zwischen 100 bis 2.000 Stück mit unbemannten Laufzeiten der Maschine zwischen 1 und 4 Stunden, je nach zu fertigendem Bauteil. Auch hier lohne sich nach Aussagen des Projektleiters die Automatisierung mit dem Beladeroboter.

Mit dem dritten Beladeroboter konnte Tornado Antriebstechnik seine Produktionskapazitäten ebenfalls deutlich ausbauen und überdies an Flexibilität gewinnen, da es der Halter Load Assistant ermöglicht, hauptzeitparallel Fertigteile zu entnehmen und den Werkstückpuffer des Beladeroboters mit neuen Rohteilen zu versorgen. Die für diesen Produktionsbereich verantwortlichen Mitarbeiter gewinnen außerdem zusätzlich an Zeit, um sich um produktionsnahe Dienstleistungen und Qualitätskontrollen zu kümmern.

Daher mag das Fazit von Martin Richter nicht überraschen: „Die Beladeroboter sind eine sehr gute und einfach zu handhabende Standardlösung für die wirtschaftliche Automatisierung von CNC-Dreh- und Fräsmaschinen.“

* Martinus Menne, freier Fachjournalist aus Drolshagen, www.technikredaktion.de

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