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Be- und Entladen von Werkzeugmaschinen Schnell zugreifen – egal, was kommt

Eine kameragesteuerte Roboterzelle be- und entlädt CNC-Maschinen. Doch ohne die entsprechende Greiftechnik ist auch der beste Beladeroboter nutzlos.

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Die Greifer der Serie 5000 der Zimmer Group sind extrem robuste universell einsetzbare Pneumatik-Greifer, die hohe Greifkräfte bei kurzen Zykluszeiten bieten.
Die Greifer der Serie 5000 der Zimmer Group sind extrem robuste universell einsetzbare Pneumatik-Greifer, die hohe Greifkräfte bei kurzen Zykluszeiten bieten.
(Bild: Zimmer Group/Cadera Design)

Der deutsche Werkzeugmaschinenbau im Mittelstand durchlebt schwierige Zeiten. Die Gründe dafür sind vielfältig: Neben dem Strukturwandel in der Automobilindustrie, schwankenden Auftragseingängen, steigenden Produktionskosten, abnehmenden Losgrößen, Mangel an qualifizierten Arbeitskräften und Preisdruck aus Niedriglohnländern, machen jetzt auch noch handelspolitische Konflikte und die globale Auswirkung der Coronavirus-Pandemie den mittelständischen Lohn- und Auftragsfertigern das Leben schwer.

Schwierige Zeiten bieten aber auch die Chance, sich neu zu erfinden – und so ist eine mögliche Lösung aus der Krise zu kommen, die Automatisierung im Werkzeugmaschinenbau weiter voranzutreiben. Denn bei der Automatisierung geht es darum, die Verfügbarkeit und Flexibilität der Produktionsanlagen deutlich zu erhöhen und gleichzeitig den Fachkräfte-Mangel auszugleichen.

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Um dem Trend zur Automatisierung im Werkzeugmaschinenbau Rechnung zu tragen, hat nun das Unternehmen Sherpa Robotics aus Stuttgart den Sherpaloader auf den Markt gebracht – eine kameragesteuerte Roboterzelle speziell für die Be- und Entladung von CNC-Maschinen. Abhängig vom konkreten Prozess werden in die Beschickung weitere Stationen eingebunden: Vorprägen, Wenden (zur Bearbeitung der zweiten Seite), Messen (zur Qualitätssicherung) und Markieren (zur ISO 9001 konformen Rückverfolgbarkeit). Grundsätzlich gilt: Je mehr Stationen in den Prozess eingebunden werden, desto effektiver ist die Automation.

Teile mit 3D-Vision erkennen

Der Belade-Prozess ist denkbar einfach: Der Bediener platziert die Anlage Sherpaloader per Hubwagen vor der Produktionsmaschine, ebenso wie das entsprechende Belademedium, etwa Tischwagen oder Paletten. Die Bereitstellung der zu bearbeitenden Rohteile erfolgt dabei ohne lasergeschnittene Blechschablonen und ohne Einrichtaufwand, wie das bei konventionellen Anlagen erforderlich wäre. Das 3D-Vision-System des Beladeroboters erfasst die beliebig abgelegten Rohteile automatisch, nimmt sie auf und futtert sie in das Spannsystem der CNC-Maschine. Nach erfolgter Bearbeitung entnimmt der Roboter die fertigen Werkstücke aus der CNC-Maschine und legt sie wieder auf dem Belademedium ab. Bei diesem Prozess ist die effektive Spindelzeit maximal, weil die Aufnahme neuer Werkstücke sowie das Ablegen fertiger Werkstücke „hauptzeitparallel“ erfolgen, d.h. während der laufenden Bearbeitung durch die CNC-Maschine.

Greiftechnik spielt zentrale Rolle

Ohne die entsprechende Greiftechnik ist auch der beste Beladeroboter nutzlos, und so spielen die verwendeten Greifer auch beim Sherpaloader eine zentrale Rolle. Für diese so wichtige und vor allem so verlässliche Tätigkeit hat sich Sherpa
Robotics für den Greiferspezialisten Zimmer Group aus Rheinau entschieden. Sherpa Robotics setzt dabei auf die 2-Backen-Parallelgreifer der GPP5000-Serie und 3-Backen-Zentrischgreifer der GPD5000-Serie. Die Greifer der Serie 5000 sind extrem robuste universell einsetzbare Pneumatik-Greifer, die hohe Greifkräfte bei kurzen Zykluszeiten bieten. Darüber hinaus punkten sie mit einer hohen Austauschgenauigkeit.

Entscheidend für die Wahl der Zimmer-Greifer waren das zuverlässige Greifen unterschiedlicher Werkstücke sowie die garantierte Wartungsfreiheit von 30 Millionen Zyklen.

Dr. Eike Langenberg, Co-Founder von Sherpa Robotics

„Entscheidend für die Wahl der Zimmer-Greifer waren für uns ein zuverlässiges Greifen verschiedener Werkstücke unter unterschiedlichen Bedingungen sowie die garantierte Wartungsfreiheit von 30 Millionen Zyklen“, begründet Dr. Eike Langenberg, Co-Founder von Sherpa Robotics die Entscheidung für die Greifer der Zimmer Group. Für die Anwendung einer CNC-Automation kommt das einer lebenslangen Garantie gleich.

Die Greifer der GPP/GPD5000-Serie, die erst kürzlich mit dem IF und Red Dot Design Award prämiert wurden, bilden mit einer robusten, hart beschichteten Stahl-in-Stahl-Profilnutenführung derzeit die Premiumlinie bei der Zimmer Group. Sie haben eine praktisch unschlagbare Robustheit und sehr hohe Greifkräfte. Die GPP/GPD5000 sind darüber hinaus gegen Überlastung unempfindlich, was dem Sherpaloader bei seiner Arbeit mit einer extrem hohen Varianz von Werkstücken unter teilweise widrigen Einsatzbedingungen zugutekommt.

Die Greifer sorgen dabei mit besonders beschichteten Greiferbacken, mit ihrem niedrigen Reibungskoeffizienten und den guten Notlaufeigenschaften dafür, dass die Greifer – wie oben erwähnt – 30 Millionen Zyklen ohne Wartung bewältigen. Solche Dauerleistungen sind möglich, weil die Greiferbacken mit Schmiertaschen für eine sichere Schmierstoffversorgung ausgestattet sind und die Entwickler für die Abdichtung der Prismenführungen zudem einen Doppelabstreifer eingesetzt haben. Die äußere Dichtlippe streift dabei Schmutz und Staub ab, die innere Dichtlippe sorgt dafür, dass der Fettvorrat über die Lebensdauer erhalten bleibt. Mit dieser doppelten Abdichtung erreichen die Greifer die Dichtheitsklasse IP64, ein Wert, den Wettbewerbsprodukte – wenn überhaupt – nur mit zusätzlichen Protektoren erreichen.

Ergänzendes zum Thema
Für wen sich der Sherpaloader lohnt

Interessant ist der neue Sherpaloader für Zerspaner von Metallen und Kunststoffen, die kleine und mittlere Losgrößen fertigen. Das sind zum einen mittelständische Lohn- und Auftragsfertiger aber auch internationale Konzerne mit hoher Fertigungstiefe, die in Eigenfertigung Komponenten herstellen. Aber auch Hersteller von Werkzeugmaschinen (OEM) mit hoher Stückzahl können von ihm profitieren. Diese bieten nämlich für Großkunden – zumeist aus der Automobilbranche – eine hochwertige und komplexe Vollautomation für ihre Bearbeitungsmaschinen an. Für kleinere Losgrößen und kleinere mittelständische Kunden jedoch haben die wenigsten OEM eine hauseigene Lösung im Portfolio. Die Kunden bevorzugen jedoch, dass die hochqualitative Bearbeitungsmaschine und eine flexible Automation „aus einer Hand“ kommen und so ist eine strategische Partnerschaft mit Sherpa Robotics und deren Lösung für diese Werkzeugmaschinenbauer erstrebenswert.

Amortisation schnell erreicht

Als intelligente Automation setzt der Sherpaloader an zwei Punkten an: Er steigert einerseits den Ertrag durch eine mannlose Fertigung nach Betriebsschluss – nachts, am Wochenende, an Feiertagen oder z. B. während Corona-Shutdowns. Obendrein liefert er einen Mehrertrag durch geringere Nebenzeiten, weil Pausen und ein umständliches Umrüsten wegfallen. Zum anderen steigert der Beladeroboter die Produktivität, denn eine Vielzahl von Produktionsmaschinen können so von nur wenigen Bedienern betreut werden. Das senkt die Produktionskosten. Ein optimal eingesetzter Sherpaloader amortisiert sich oft schon im ersten Jahr.

Nachdem der Verunsicherung durch Corona nun die Erkenntnis weicht, dass unternehmerischer Erfolg in Deutschland vor allem mit Automation möglich ist, zeichnen sich bei Sherpa Robotics neue Auftragsrekorde ab. Und so investiert die Firma am Standort Stuttgart weiter in technologische Innovationen; 11 Prozent vom Umsatz werden für FuE aufgewendet.

Mit der Kooperation mit der Zimmer Group in der Greiftechnik ist Florian Andre sehr zufrieden: „Mit unserer Innovationskraft haben wir uns einen guten Ruf erarbeitet“, erklärt der Geschäftsführer von Sherpa Robotics. „Nicht ohne Grund ist der Sherpaloader das Original der kameragesteuerten CNC-Automation.“ Die Zimmer Group ist für ihren Erfindergeist vor allem in der Handhabung bekannt – beste Voraussetzungen also für eine wertschöpfende Kooperation. Denn die Zukunft des Werkzeugmaschinenbaus ist automatisiert, daran besteht bei Sherpa Robotics kein Zweifel.

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