nog meer flexibiliteit met een beladingsrobot

Compacte robotsystemen zijn bij uitstek geschikt voor het ruimtebesparend beladen en ontladen van CNC-draai- en freesmachines. De firma Armbruster GmbH in het Zwarte Woud in Duitsland laat zien hoe hier in nauwe samenwerking met Halter CNC Automation nieuwe mogelijkheden kunnen worden aangeboord.

Het familiebedrijf Armbruster, dat gevestigd is in Steinach, ongeveer 20 kilometer ten zuiden van Offenburg, in Duitsland, heeft ongeveer 130 werknemers en is gespecialiseerd in de vervaardiging van complexe, hoogwaardige producten en onderdelen voor de medische technologie en de industrie. Het dienstenpakket strekt zich uit van draaien, frezen, draaien en eroderen tot oppervlaktebehandeling en assemblage. Op een oppervlakte van 2.500 vierkante meter worden de vaak veeleisende materialen, zoals roestvrij staal, titanium, hoogwaardige kunststoffen en speciale materialen, in seriegroottes van 1 tot 1000 met moderne machines bewerkt.

Hoge mate van automatisering met uitzonderingen
Het bedrijf zet al lange tijd in op een hoge mate van automatisering. "De freesafdeling is volledig geautomatiseerd, de eroderingsinstallaties slechts gedeeltelijk. Daarnaast hebben we in het draaifreesgebied de bewerking van staven geautomatiseerd. Uitzondering hierop vormden tot nu toe de machines met werkstukklauwen, die we handmatig moesten beladen en ontladen", aldus Florian Schätzle, Teamleider Supervisie Verspaning bij Armbruster.

Het bedrijf besloot daarom te investeren in een laadrobot van Halter CNC Automation, specifiek de HALTER Universal Premium 35, die in de zomer van 2021 aan een van zijn bestaande machines werd gekoppeld.

"Op de Mazak Integrex i200 draaifreescentrum worden voornamelijk diverse flensdelen en langere staven van roestvast staal bewerkt. De blanks hebben diameters van 70 tot 220 mm en hoogtes van 30 tot 70 mm, of lengtes tot 450 mm voor het stafmateriaal, legt Sebastian Ringwald, Teamleider Draaien, uit.

Compacte oplossing voor een breed scala van onderdelen
De HALTER Universal Premium 35 is ideaal voor een dergelijk spectrum, want de compacte, veelzijdige robotcel voor CNC-draai-/freesmachines is ontworpen voor het geautomatiseerd beladen en ontladen van rotatiesymmetrische en rechthoekige werkstukken, evenals lange assen. Hiervoor is een grote verscheidenheid aan werkstukhouders beschikbaar, waaronder zogenaamde rasterplaten als werkstukbuffers met verschillende capaciteiten. Terwijl de met een dubbele grijper uitgeruste robot aan de voorzijde een machine laadt of een afgewerkt werkstuk verwijdert, kan het systeem aan de achterzijde van nieuwe werkstukken worden voorzien zonder de lopende productie te onderbreken.

Lange geautomatiseerde productie-uren
"Van de gezaagde stukken met een diameter tot 80 mm krijgen we maximaal 34 stuks aan weerszijden van een roosterplaat, dus in totaal 68 werkstukken. Voor blanks met een grotere diameter van 250 mm is de capaciteit van de onderdelenbuffer voldoende voor in totaal 6 werkstukken," aldus Sebastian Ringwald. De bewerkingstijden per werkstuk voor dergelijke onderdelen liggen tussen 60 en 150 minuten, wat betekent dat tijdens regelmatige ploegendiensten (de productie vindt plaats in drieploegendienst) soms langere geautomatiseerde productietijden mogelijk zijn zonder dat er permanent een medewerker bij de machine aanwezig hoeft te zijn. In principe had het bedrijf tevreden kunnen zijn met dergelijke resultaten. Maar dat was niet het geval.

Meer mogelijkheden voor langere laadtijden
Florian Schätzle zegt hierover het volgende: "Van meet af aan wilden we met de robot een hoge productieflexibiliteit bereiken en op dit gebied, vooral wat betreft de capaciteit van de werkstukbuffer; zagen we een potentieel in de laadtijden dat de feitelijke functionaliteit van het systeem ver overtrof."

Het oorspronkelijke plan was om een onderdelenbuffer te creëren door middel van een vast opgestelde tafel direct naast de robotcel, waarop de voltooide onderdelen zouden worden geplaatst. "Maar toen kregen we het idee om de machine op deze manier ook van werkstukken te voorzien", zegt Florian Schätzle.

Armbruster produceerde de aangepaste roosterplaten die hiervoor nodig waren. Halter CNC Automation zorgde voor de aanpassing van de robotprogrammering voor de speciale behandeling van de onderdelen. "Dat werd in korte tijd gerealiseerd en was geen probleem; ze stonden altijd open voor onze voorstellen en voerden die zo uit dat ze ook praktisch te gebruiken waren", aldus Sebastian Ringwald.

Het hele weekend lang onbemande productie
Het laden van de Mazak Integrex i200 gebeurt hoofdzakelijk via de onderdelenbuffer op de tafel, waarop ook de afgewerkte stukken worden geplaatst. Wanneer deze buffer volledig verwerkt is, als het overeenkomstige aantal stuks per productieorder beschikbaar is, draait de robot naar zijn interne roosterplaat en begint te laden en te ontladen.

"Met deze strategie kunnen we het aantal te verwerken onderdelen dat zich in het geautomatiseerde proces bevindt, flexibel verhogen en zo de laadtijden aanzienlijk verlengen. Een van de centrale doelstellingen is om voor het weekend voldoende materiaal ter beschikking van de robot te stellen, zodat de machine van zaterdagmiddag tot het begin van de shift op maandag kan doorwerken", aldus Sebastian Ringwald.

Meer flexibiliteit, zelfs bij korte verwerkingstijden
De nieuwe oplossing maakte het bijvoorbeeld mogelijk het aantal werkstukken voor de grotere flensonderdelen met een diameter van meer dan 200 mm te verhogen van 6 onderdelen voorheen in de buffer van de robotcel tot 16 extra onderdelen, dus in totaal 22 werkstukken. Dit is zelfs merkbaar bij de lange assen, waaruit meerdere afzonderlijke onderdelen worden vervaardigd. Volgens Florian Schätzle: "Hoewel de assen momenteel slechts een klein deel van de productie met de Mazak uitmaken, zijn we ondanks de relatief korte bewerkingstijden hier ook zeer flexibel dankzij de tafel en kunnen we indien nodig langere onbemande productietijden realiseren."

Aanzienlijke verhoging van de productiviteit
De ervaringen met de automatiseringsoplossing zijn tot nu toe positief, zoals Florian Schätzle bevestigt: "De werknemers hebben ingezien dat de robot hen vooral ontlast omdat ze hun werkuren nu beter kunnen indelen, bijvoorbeeld voor de kwaliteitscontrole van de afgewerkte stukken, zonder dat ze elke minuut bij de Mazak aanwezig moeten zijn om machinestilstand te vermijden. Bovendien plannen we de productie doorgaans zo dat de machines het hele weekend draaien. Dat was altijd een probleem met machines met werkstukklauwen, en dat hebben we nu opgelost met de HALTER Universal Premium."

Belonen van investeringen in gerichte nieuwe planning
Maar voordat dat alles was bereikt, moest er wel wat tijd worden geïnvesteerd, zoals Sebastian Ringwald benadrukt: "We moesten onze manier van denken veranderen om het volledige spectrum van onderdelen op een meer procesgerichte manier te kunnen produceren, bijvoorbeeld met betrekking tot de lange levensduur van gereedschappen of wisselplaten die absoluut noodzakelijk is voor lange onbemande productie.

Spaanders zijn in dit verband natuurlijk altijd een onderwerp, en daarom worden de klauw en de werkstukken na elke bewerking in de machine automatisch gereinigd met een hogedrukreiniger. Maar dit zijn slechts een paar voorbeelden van waar je absoluut aan moet denken als het gaat om betrouwbare, veilige automatisering."

De inspanningen hebben blijkbaar vruchten afgeworpen: "Aan het eind waren we nog verbaasd over hoe goed alles werkt. We zijn dan ook zeer tevreden met de huidige resultaten," aldus Florian Schätzle.