Greiftechnik von zentraler Rolle – Automatisierte Be- & Entladung von CNC-Maschinen

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Sherpa Robotics hat mit dem Sherpaloader eine kameragesteuerte Roboterzelle auf den Markt gebracht, mit der sich CNC-Maschinen automatisiert be- und entladen lassen. Bei der wichtigen Greiftechnik entschied man sich für Produkte von der Zimmer Group.

Der deutsche Werkzeugmaschinenbau im Mittelstand durchlebt schwierige Zeiten. Neben den bekannten Problemen, wie dem Strukturwandel in der Auto­mobilindustrie oder dem Mangel an qualifizierten Arbeitskräften, 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. Eine mögliche Lösung, aus der Krise zu kommen, ist die zunehmende Automatisierung im Werkzeugmaschinenbau.

Um dem Trend zur Automatisierung im Werkzeugmaschinenbau Rechnung zu tragen, hat 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 sind, desto effektiver ist die Automation. 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.

Interessant auch für große OEM

Die Lösung ist aber auch für Hersteller von Werkzeugmaschinen (OEM) mit hoher Stückzahl lohnenswert. 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 haben die wenigsten OEM jedoch eine hauseigene Lösung im Portfolio. Allerdings bevorzugen die Kunden, dass die 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.

Teileerkennung mit 3D-Vision

Der Belade-Prozess ist denkbar einfach: Der Bediener platziert die Sherpaloader-Zelle per Hubwagen vor der Produktionsmaschine, ebenso wie das entsprechende Belademedium, zum Beispiel Tischwagen oder Paletten. Die Bereitstellung der zu bearbeitenden Rohteile erfolgt dabei ohne lasergeschnittene Blechschablonen und ohne Einrichtaufwand, wie das bei konventionellen Anlagen erforderlich wäre. Denn das 3D-Vision-System des Beladeroboters erfasst die beliebig abgelegten Rohteile automatisch, nimmt sie auf und füttert 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, das heißt während der laufenden Bearbeitung durch die CNC-Maschine. 

Greiftechnik im Fokus

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. Der Roboterhersteller setzt dabei auf die 2-Backen-Parallelgreifer der GPP5000-Serie und 3-Backen-Zentrischgreifer der GPD5000-Serie. Die Greifer der Serie 5000 sind sehr robuste, universell einsetzbare Pneumatik-Greifer, die hohe Greifkräfte bei kurzen Zykluszeiten bieten und zusätzlich mit einer hohen Austauschgenauigkeit aufwarten.

„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. Für die Anwendung einer CNC-Automation kommt dies einer lebenslangen Garantie gleich,“ so Dr. Eike Langenberg, Co-Founder von Sherpa Robotics.

Robuste Greifer mit hohen Kräften

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 besitzen eine praktisch unschlagbare Robustheit und sehr hohe Greifkräfte. Die GPP/GPD5000-Greifer 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 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 gesamte Lebensdauer erhalten bleibt. Mit dieser doppelten Abdichtung erreichen die Greifer die Dichtheitsklasse IP64, ein Wert, den Wettbewerbsprodukte – wenn überhaupt – nur mit zusätzlichen Protektoren erreichen.

Schnelle Amortisation

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 beispielsweise während Corona-Shutdowns. Obendrein liefert er einen Mehrertrag durch geringere Nebenzeiten, weil Pausen und ein umständliches Umrüsten wegfallen. Andererseits 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.

Zusammenarbeit mit der Zimmer Group im Bereich Greiftechnik

Nachdem die Verunsicherung durch Corona nun der Erkenntnis weicht, dass unternehmerischer Erfolg in Deutschland vor allem mit Automation möglich ist, zeichnen sich bei Sherpa Robotics neue Auftragsrekorde ab. Und so investiert das Unternehmen am Fertigungsstandort Stuttgart weiter in technologische Innovationen: Elf Prozent vom Umsatz werden für Forschung und Entwicklung aufgewendet.

Mit der Kooperation mit der Zimmer Group im Bereich Greiftechnik ist man sehr zufrieden. Florian Andre, Geschäftsführer von Sherpa Robotics betont: „Unsere Innovationskraft hat einen hohen Anteil am guten Ruf unseres Hauses. Nicht ohne Grund ist der Sherpaloader das Original der kameragesteuerten CNC-Automation. Für ihren Erfindergeist vor allem im Handhabungsbereich ist die Zimmer Group ebenfalls bekannt. Das sind beste Voraussetzungen, um durch die Zusammenarbeit an den Innovationen im Bereich der Greiftechnik und -Entwicklung zu partizipieren.“ Die Zukunft des Werkzeugmaschinenbaus ist jedenfalls automatisiert, daran besteht für Sherpa ­Robotics kein Zweifel.

Der Autor Gregor Neumann arbeitet im Bereich Medien & Kommunikation bei der Zimmer Group.