Schleif- und Poliermaschinen

Job-Rotation für mehr Effizienz

Variables Andocksystem erweitert Robotereinsatz
Der Industrieroboter IRB 2400 übernimmt in der Umformstation das gesamte Handling der Messerrohlinge.
Kreative Lösungen können die Effizienz der robotergestützten Automatisierung zusätzlich steigern. Wenn zum Beispiel mehrere Einzelanwendungen – für sich genommen – unwirtschaftlich sind (geringe Losgrößen, kurze Maschinennutzungsdauer), kann man einen schnellen Arbeitsplatzwechsel ökonomisch sinnvoll realisieren. Ein Maschinenbauer zeigt die positiven Ergebnisse auf, die eintreten, wenn der Roboter zusätzlich einen Zweitjob übernimmt: Ein portables Robotersystem bedient zwei unterschiedliche Arbeitsstationen und erhöht so die Wirtschaftlichkeit des gesamten Prozesses.

Anwenderspezifische Problemlösungen rund um das Thema Schleifen und Polieren bilden die Kernkompetenzen der Maschinenfabrik Heinz Berger in Wuppertal. Seit mehr als 75 Jahren entwickelt und fertigt das Unternehmen Schleif- und Poliermaschinen für Schneidwaren, Handwerkzeuge, chirurgische Instrumente, Maschinenmesser, Rasiermesser und Bestecke. Der Vertrieb erfolgt in mehr als 70 Länder bei einem Exportanteil von etwa 70 Prozent. Die Produktpalette umfasst heute mehr als 40 verschiedene Modelle CNC-gesteuerter Schleifmaschinen für unterschiedliche Bearbeitungen. Neben konventionellen Schleifmaschinen setzt das Unternehmen als ABB-Systempartner zunehmend robotergestützte Schleif- und Poliersysteme in Verbindung mit modernster Messtechnik ein. So kann es die vielfältigen Bearbeitungsaufgaben seiner Kunden mit effizienten, individuellen Systemlösungen erfüllen, wie das Beispiel einer Anlage zum Herstellen und Bearbeiten landwirtschaftlicher Messer zeigt.

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Ein Roboter – zwei Jobs

Die komplette Anlage besteht aus zwei unterschiedlichen Arbeitsstationen. Eine übernimmt das Härten und Umformen der Messerrohlinge, die andere das Schleifen und Entgraten. Das gesamte Handling übernimmt ein Industrieroboter IRB 2400 von ABB. Dank seiner Flexibilität und eines speziell von Berger entwickelten Andocksystems lässt sich der Roboter nach Bedarf schnell an eine der beiden über drei Meter voneinander entfernten Stationen versetzen.

Dazu wurde er auf einem fahrbaren Untersatz aufgebaut. Die Werker müssen nur sechs Schrauben lösen, einen Hubwagen unter die verfahrbare Aufbauplattform des Roboters fahren und die komplette Einheit zur Andockstation der jeweils anderen Arbeitsstation transportieren. Sämtliche Anschlüsse für die Energieversorgung des Roboters sind steckbar als Schnellwechselsysteme ausgeführt. Die selbstzentrierende Andockstation macht es überflüssig, die Roboterpositionen bei jedem Wechsel neu zu „teachen“ – das spart Zeit. „Beim Absetzen des Roboters zentriert sich die Andockstation dank der konischen Positionierstifte. Die Werker müssen nur noch die sechs Feststellschrauben anziehen, die Verbindungskabel anstecken und den Roboter einschalten. Nach nur einer halben Stunde ist der gesamte Automationsumbau abgeschlossen“, unterstreicht Dr.-Ing. Andreas Groß, technischer Geschäftsführer der Maschinenfabrik Berger.

Perfekter Schliff

In der Schleifstation holt sich der Roboter die zu bearbeitenden Teile aus einem Werkstückmagazin. Bei einem voll bestückten Magazin kann der IRB 2400 über vier Stunden autark arbeiten. Besonders wichtig ist beim Schleifen der Werkstücke die Präzision. Die Messer zum Verarbeiten von Bohnen beispielsweise haben eine sehr komplexe, dreidimensionale Struktur mit einem speziellen Funktionsradius. Er sorgt dafür, dass die Messer stets dicht an der Außenseite einer rotierenden Trommel anliegen. Die Drehbewegung befördert die Bohnen durch Löcher in der Wand nach außen, wo die Messer sie abschneiden.

Um die hochgenauen Konturen und Funktionsradien dieser Messer zu fertigen, hat die Anlage ein integriertes Laser-Messsystem. Es kontrolliert mit seinem Lasertaster die Einschleiftiefe, gibt die Messwerte an den Roboter und sorgt so für eine präzise, bahngesteuerte Bearbeitung der Werkstücke beim Feinschleifen. Die Positions- und Bahnwiederholgenauigkeiten des Roboters von 0,06 beziehungsweise 0,14 bis 0,25 Millimeter entscheiden über die Qualität der Messer. So resultiert zum Beispiel aus einem zu großen Spalt zwischen Trommel und Messer ein schlechter Schnitt. Für die aufeinander abgestimmten Schleifarbeiten führt der IRB 2400 das Werkstück nacheinander an drei Schleifbändern unterschiedlicher Körnung vorbei. Anschließend entgratet er die geschliffenen Messerschneiden und legt die fertigen Teile geordnet in einen Korb für den Weitertransport zu einer Waschmaschine. Hat der ABB-Roboter alle Werkstücke des Magazins bearbeitet, versetzen ihn die Werker an die Umformstation.

Greifer mit Hitzeschutz

In der Umformstation setzt der Roboter die über ein Magazinsystem zugeführten Messerrohlinge nacheinander in einen Erwärmungsofen. Der Ofenraum kann jeweils zehn der gestanzten und planen Rohlinge aufnehmen. Für die spätere Entnahme der heißen Werkstücke ist der Robotergreifer mit einem Hitzeschutzschild ausgestattet. Der IRB 2400 holt sich jeweils den Rohling, der am längsten im Ofen ist, und legt ihn in eine Presse mit gekühltem Umformwerkzeug. Hier erfolgen das Umformen und Härten zeitgleich in einem Arbeitsgang. Am Ende des jeweiligen Zyklus nimmt der Roboter das umgeformte Teil aus der Presse, legt es in einen Waschkorb und wendet sich dem nächsten Rohling zu.

Hans P. Fritsche (gm)

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