Be- und Entladen von Werkzeugmaschinen

Daniel Schilling,

Linearachsroboter kompakt

Der Fachkräftemangel ist kein Zukunftsszenario, sondern längst Realität. Viele Fertiger wollen deshalb ihren Betrieb automatisieren – etwa für das personenlose Be- und Entladen von Werkzeugmaschinen. Indunorm Bewegungstechnik bietet dafür Lineartechnik und Handlingsysteme bis hin zu kompletten Zellen.

Möglicher Aufbau einer Fertigungszelle: Der Linearachsroboter be- und entlädt die Werkzeugmaschine und kragt sehr weit in die Maschine ein. © Indunorm

Wenn Betriebe einen Linearachsroboter mit Roboterarm einsetzen, können sie im Vergleich zu einem klassischen Knickarmroboter viel Platz sparen – und damit auch Energie und Kosten, und gerade bei Nachrüstungen vorhandener Maschinen spielt Platz eine wesentliche Rolle. Um zum Beispiel Bauteile für die Fräsbearbeitung in Bearbeitungszentren zu beladen und sie anschließend für weitere Prozessschritte wieder abzuholen, setzen Fertiger immer häufiger auf ein automatisiertes Handling. „Gerade in Zeiten, in denen Betriebe massiv mit dem Fachkräftemangel zu kämpfen haben, können sie so ihre Geisterschichten fahren und nicht produktive Stunden ertragreich nutzen“, sagt Klaus-Dieter Matthes, Geschäftsführer der Indunorm Bewegungstechnik in Duisburg. Häufig setzen Fertiger für das Teilehandling Knickarmroboter ein. „Diese holen sich die Werkstücke, die in Regalen in den Zellen untergebracht sind“, erläutert Matthes. „Dabei können sich die Bauteile in Gewicht und Größe erheblich unterscheiden. Möglich sind bei Indunorm etwa 630 x 630 x 300 mm große Bauteile oder Paletten mit einem Gewicht von bis zu 600 kg – sie können aber auch wesentlich kleiner und leichter sein.“

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Ein typischer Anwendungsfall: Der Roboter ist zwischen zwei Werkzeugmaschinen platziert. Er nimmt sich eine Palette aus dem Regal, fährt damit zur ersten Maschine und setzt sie dort für die Bearbeitung ab. Anschließend fährt er zurück, nimmt sich eine weitere Palette und fährt in die zweite Anlage. Der Prozess beginnt von vorn. Da der Roboterarm meist zu kurz ist, um beide Maschinen zu bedienen, bietet das Unternehmen dafür Bodenfahrwerke für einen großen Aktionsbereich an. „Darauf kann der Roboter frei programmierbar verfahren. Indunorm liefert diese in unterschiedlichen Baugrößen an. Die kompakten Lösungen bestehen aus einer stabilen Unterkonstruktion, auf der Kugelumlaufführungen angebracht sind. Den Antrieb übernimmt eine Zahnstange, die über eine fest installierte Dauerschmierung verfügt. Damit erreichen die Einheiten Verfahrgeschwindigkeiten von bis zu 90 m in der Minute. Die Fahrwerke lassen sich über Bodenanker und -nivellierungen befestigen und mit einem Blech abdecken. Alle Oberflächen sind gut zu reinigen und die Einheiten sind bei Servicearbeiten leicht zugänglich. „Durch den einfachen und robusten Aufbau können wir die Bodenfahrwerke jederzeit in der Länge erweitern – entweder millimetergenau oder mit standardisierten Modullängen“, sagt der Indunorm-Geschäftsführer. Es sind 4 Baugrößen von 500 bis 1.400 mm Breite verfügbar.

Knickarmroboter auf Bodenfahrwerk: Zwischen dem Regal und dem Roboter sind beidseitig circa 500 mm Abstand einzuhalten, um den Störkonturen gerecht zu werden. © Indunorm

Platz ist Mangelware

Das Problem bei Knickarmrobotern in dieser Anwendung: Durch ihre Bauweise führt bei der Bewegung des Arms eine axiale Auskragung von etwa 500 mm über das Bodenfahrwerk. Dementsprechend groß muss der Abstand zu den Regalen oder Bauteilen sein. „Wollen Anwender ihre Anlagen nachrüsten, fehlt ihnen meist der Platz für eine Automatisierung“, weiß Matthes von seinen Kunden. Fläche anmieten oder kaufen ist teuer, für viele Betriebe ist das finanziell nicht umsetzbar. Andere Maschinen zu verschieben, ist ebenfalls aufwendig und teuer. Deshalb ist eine kompakte Bauweise elementar wichtig.

Wie lässt sich dies nun umsetzen? Indunorm entwickelt Linearachsroboter. Um Kunden noch besser zu unterstützen, haben die Techniker diese mit einem neuen Schwingarm beziehungsweise Roboterarm ausgestattet – ähnlich wie bei einem SCARA-Roboter. Dieser bietet in Sachen Platzbedarf einen deutlichen Vorteil. „Wir binden ihn an einen Turm an, der sich auf dem Bodenfahrwerk befindet“, beschreibt Matthes. Im Vergleich zu einem klassischen Roboterarm kragt dieser bei der Bewegung nicht aus. Damit kann die Lösung komplett an das Regal herangeschoben werden. „Wir können um bis zu 50 % kompakter bauen“, erklärt Matthes. Für viele Fertiger ist mit dieser Lösung eine Automatisierung überhaupt erst möglich.

Kleinere Stellfläche, weniger Energiebedarf

Weil diese Lösungen kompakter bauen, sinken auch die Energiekosten. Ein Aspekt, der zurzeit für produzierende Unternehmen immer wichtiger wird, da die steigenden Preise sie erheblich unter Druck setzen. Eine kleinere Stellfläche und kompaktere Bauweise verringern auch den ökologischen Fußabdruck – es entstehen weniger Abfallprodukte.

Bei der Bewegung kragt der Arm dank platzsparender Bauweise nicht über das Bodenfahrwerk hinaus. In dieser Ausführung trägt der Arm bis zu 200 kg. © Indunorm

Doch was, wenn die personenlosen Laufzeiten verlängert werden müssen? Der Betrieb soll nicht nur bis morgens um 3 Uhr, sondern bis um 6 Uhr, bis zum Beginn der Frühschicht durchlaufen. Eine Idee: die Regale höher bauen. Sind diese 1  m oder sogar 1,50 m höher, bieten sie Platz für mehr Paletten und Bauteile. Um die Regale zu bedienen, müsste ein Knickarmroboter größer dimensioniert werden. Damit erhöht sich jedoch sein Störkreisdurchmesser: Innerhalb dieses Kreises ließen sich keine Regale stellen. Die Anlage würde deutlich mehr Platz in Anspruch nehmen. Das kostet Fläche und damit Geld. „Mit unserer Lösung müssen wir nur den Turm höher bauen, und ihn möglicherweise optional auf einer Drehachse aufbauen“, beschreibt Geschäftsführer Matthes. „Dafür haben wir Standardbaugruppen und Module im Programm.“

Bedarf in allen Branchen

Die Kunden, die auf den Linearachsroboter von Indunorm setzen, kommen aus ganz verschiedenen Branchen, unter anderem aus dem Werkzeugmaschinenbau, wie oben beschrieben, zum Be- und Entladen von Bearbeitungszentren. „Spannend ist auch der Einsatz in der Intralogistik“, berichtet Matthes. Ein Anwender setzt diese Lösung zum Beispiel bei einem automatisierten Hochregallager ein: Der Linearachsroboter wirkt als Regalbediengerät und nimmt die Palette automatisiert zur Ein- und Auslagerung auf.

Ein weiteres Beispiel aus der Praxis: Um in hohen Stückzahlen vorliegende Bauteile zu temperieren, bringt sie der Linearachsroboter nacheinander in verschiedene Öfen ein. Die Einsatzmöglichkeiten sind vielfältig – das Ziel immer gleich: eine möglichst effiziente Automatisierung zu ermöglichen. Beim Automatisieren des Bearbeitungszentrums liefert Indunorm bei Bedarf die komplette Zelle, sogar in der Nachrüstung der Maschine beim Fertigungsbetrieb vor Ort. Diese verfügt dann über eine eigene Antriebstechnik und Steuerung einschließlich der Software.

Bei den anderen oben aufgeführten Beispielen kaufen die Kunden überwiegend die Mechanik einschließlich Antriebstechnik bei Indunorm. Die Anlage wird dann in die eigene Steuerung und Software integriert. Der Kunde ist in diesem Fall auf keine weitere Steuerung angewiesen. Er spart sich somit die zusätzliche Robotersteuerung und verwendet seine eigene ohnehin erforderliche Steuerung. Auch ein schöner Vorteil für das gesamte Team: nur eine Steuerung bei der Inbetriebnahme und im Service – und aufwendige Schnittstellen zwischen Robotersteuerung und eigener Steuerung entfallen.

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