unsere projekte

Automation zweier Gehring CNC-Maschinen

Die Fakten

Wir automatisieren das Be- und Entladen mit einem Roboter des Herstellers KUKA auf einer 7. Achse. Diese hat eine Gesamtlänge von ca. 9.000 mm. 

Über das Ladersystem werden Rohteile und Leerkörbe den Honmaschinen von Gehring auf Tischen bereitgestellt. Die Körbe mit den Fertigteilen werden über das Ladersystem in modularen Schächten für Bodenroller abgestapelt. Ein eigens konstruierter Korbgreifer wird zum Transport der Körbe verwendet, ebenso wie modulare Arbeitstische mit Korbablagen und Korberkennungen. Zudem wurden modulare NiO/SPC Bänder in die Automation eingefügt, sowie ein Arbeitstisch mit Ausrichtestation.

Das Projekt

Nach Abschluss der Automatisierung einer CNC-Hartdrehmaschine geht es im Sommer 2023 mit einem weiteren Großprojekt weiter. Für einen Kunden im Schwarzwald darf das Team von KOCH Steuerungstechnik ein weiteres System zum Be- und Entladen einer Werkzeugmaschine automatisieren.

Bei diesem Projekt konnte KOCH Steuerungstechnik auf das gewonnene Knowhow aus dem zuvor abgeschlossenen Projekt zurückgreifen und der Inbetriebnahme entspannt entgegensehen.

Sonderwünsche des Kunden sind oft risikobehaftet, doch durch den Rückgriff auf bereits validierte Produkte und eine umfangreiche Robotersimulation konnte ein Großteil des Risikos ausgeschlossen werden. Auch Zeit konnte durch bereits bekannte Abläufe eingespart werden, so dass mehr Zeit und Konzentration für die Sonderwünsche des Kunden blieb.

Lieferung des Roboters

anforderungen an das projekt

Hohe Autonomie der Produktionsanlage

Unser Ziel ist, dass die Anlage in der Lage ist, weitgehend eigenständig zu arbeiten, mit minimaler menschlicher Intervention. Dadurch wird die Effizienz gesteigert, da weniger Zeit für manuelle Eingriffe durch Fachkräfte benötigt wird. Dies führt zu einer verbesserten Produktivität und einer Reduzierung von Stillstandszeiten, da die Anlage autonom arbeiten kann, auch außerhalb regulärer Arbeitszeiten.

Maximale Auslastung der Werkzeugmaschine

Der Kunde träumt von einer Auslastung seiner WZM von 100 Prozent. Darum binden wir die Werkzeugmaschine so effizient wie möglich in unsere Automation ein und sie wird kontinuierlich mit Aufträgen versorgt. Durch die Automatisierung des Be- und Entladevorgangs wird sichergestellt, dass die Maschine ohne Unterbrechung arbeitet, was zu einer Maximierung der Auslastung und einer Steigerung der Gesamtproduktivität führt.

Maximale Auslastung des Roboters

Die Investion in einen Roboter soll sich lohnen. Darum wollen wir den Roboter kontinuierlich und effizient einsetzen, um seine Kapazität voll auszuschöpfen. Durch eine effektive Planung und Steuerung der Roboterbewegungen sowie durch die Minimierung von Stillstandszeiten wird die Produktivität des Roboters maximiert. Dies führt zu einer Optimierung der Investition in die Robotertechnologie und einer verbesserten Rentabilität des Projekts.

Flexible und modulare Komponenten

Die für die Anlage entworfenen Komponenten wurden möglichst offen, flexibel und modular konstruiert. Dies erhöht die Anpassungsfähigkeit der Anlage und ermöglicht eine schnellere Reaktion auf sich ändernde Markt­bedingungen, Produktions­umgebungen und Kunden­anforderungen. Durch den Einsatz von flexiblen Komponenten können verschiedene Produkttypen und Produktions­prozesse unterstützt werden, ohne dass größere Änderungen an der Anlage erforderlich sind.

Die erste Phase Planung, Konzeption und virtueller Aufbau

Auf Basis des Lastenheftes des Kunden entwickelt KOCH Steuerungs­technik maßgeschneiderte Konzepte für die Produktionsanlage, die den Anforderungen und räumlichen Gegebenheiten gerecht werden. Gegenüber dem Mitbewerber konnte sich das Team von KOCH Steuerungstechnik durch die hohe Flexibilität der Anlagen­konzeption durchsetzen, die dem Kunden auch in Zukunft ein Höchstmaß an Freiheit bietet.

Je nach Taktzeit, Stückzahl, Gewicht und Größe der Teile sind unterschiedliche Werkstückträger sinnvoll. Um eine möglichst hohe Maschinenauslastung und Autonomie zu erreichen und um festzustellen, welcher Automatisierungsgrad für den Kunden am sinnvollsten ist, wurde bereits in der Planungs- und Konzeptionsphase mit dem Simulationsprogramm Visual Components ermittelt, mit welcher Robotergröße, welche Positionen erreicht werden können. Die Zykluszeit wurde ermittelt und eine Materialflussanalyse der Zykluszeiten durchgeführt. Die Bearbeitungszeit der Werkzeugmaschine musste berücksichtigt werden.

So konnte die geplante Anlage dem Kunden vorab gezeigt werden und dank der Simulation konnten Schwachstellen und mögliche Fehler im Produktionsprozess bereits im Vorfeld erkannt, simuliert und analysiert werden.

  • Die Auslastung des Roboters und der WZM von Gehring wurde maximiert, so dass mit nur einem Roboter drei Werkzeugmaschinen parallel bestückt werden.
  • Auch die Reichweite des Roboters wird vollständig ausgeschöpft. Entlang der 7. Achse können die Schächte für Bodenroller und Europaletten flexibel getauscht und an die Produktionsbedingungen angepasst werden.

virtueller anlagenbau

Die zweite Phase Detailkonstruktion und Fertigung

Als KUKA Systempartner vertrauen KOCH Steuerungstechnik auf die langjährige Erfahrung und Expertise der KUKA bei der Detailkonstruktion, Fertigung sowie die Logistik und den mechanischen Aufbau ihrer Anlagen.

Diese vertrauensvolle Zusammenarbeit ermöglicht es, den Kunden erstklassige Lösungen anzubieten, die höchsten Qualitätsstandards entsprechen. Durch die enge Zusammenarbeit kann sichergestellt werden, dass jeder Schritt des Prozesses professionell und zuverlässig durchgeführt wird. Die Expertise von KUKA garantiert nicht nur die Qualität der Produkte, sondern bietet auch eine Absicherung für den Kunden.

Auch bei diesem Projekt war KOCH Steuerungstechnik froh als Systempartner auf die KUKA zählen zu können.

Die dritte Phase Montage

Bei der Montage von Automatisierungsanlagen liegt die KOCH Steuerungstechnik besonderen Wert auf Präzision, Zuverlässigkeit und Effizienz. Das Team von Fachkräften übernimmt gemeinsam mit den Expert*innen der KUKA sämtliche Schritte des Montageprozesses, angefangen von der Vorbereitung bis hin zur Inbetriebnahme.

Die Montagephase einer Automatisierungsanlage ist entscheidend für ihren Erfolg ist. Daher war ein sorgfältig geplanter und koordinierter Ablauf von Nöten, um sicherzustellen, dass die Anlage termingerecht und gemäß den höchsten Qualitätsstandards fertiggestellt wird.

Die vierte Phase Programmierung und Inbetriebnahme

Bei KOCH Steuerungstechnik steht die Programmierung und Inbetriebnahme der Anlagen im Mittelpunkt der Dienstleistungen. 

Das Team haucht der Anlage Leben ein und sorgt dafür, dass diese genau das tut, was sich der Kunde wünscht. Von der sauberen Dokumentation bis zur technischen Erfassung der Anlage wurde sich um jedes Detail gekümmert, um eine reibungslose Funktionsweise sicherzustellen.

  • benutzerfreundlicher HMI-Zugriff über Tablet und Handy
  • browserbasiert Systeme mit offene Schnittstellen
  • einzigartiges Doku-Wiki-System für eine einfache und effiziente Dokumentation der Anlagen

Einblick in die Anlage Der automatisierte Be- und Entladeprozess der Honmaschine von Gehring

Die Produkte Diese modularen Komponenten und Teilsysteme für den automatisierten Be- und Entladeprozess wurden bei dem Projekt verwendet

Modularer Schacht für Bodenroller mit manueller Positionierung und Arretierung (1/4 Palette)

Mit dem Be- und Entladeschacht für Bodenroller bietet Koch Steuerungstechnik eine robuste und modular erweiterbare Lösung zur Optimierung Ihrer Produktionsprozesse. Diese hochwertige Lösung, hergestellt aus massiver Stahl-Schweißkonstruktion, bildet eine zuverlässige Basis für die Automatisierung Ihrer Werkzeugmaschinen.

Durch die stationäre Platzierung des Schachts an einem festen Ort entfallen aufwändige Schnittstellen, sodass der Roboter die Teile problemlos abholen kann. Integrierte Sensoren und Pneumatikversorgung liefern wichtige Informationen über den Status des Schachts, wie beispielsweise den Zustand der Klappe, um potenzielle Sicherheitsrisiken zu minimieren.

Die Vorteile des Be- und Entladeschachts für Bodenroller von Koch Steuerungstechnik sind vielfältig. Er erhöht die Autonomie der Maschinen erheblich, ermöglicht eine klare Trennung von Roh- und Fertigteilen und minimiert Stillstandzeiten durch kontinuierliches Nachbestücken der Anlage.

Unser Be- und Entladeschacht für Bodenroller verbessert die Effizienz und Sicherheit Ihrer Fertigungsumgebung und trägt zur Steigerung der Wettbewerbsfähigkeit Ihres Unternehmens bei. Optimieren Sie die Produktion Ihrer Kunden mit dieser innovativen Lösung und erreichen Sie eine höhere Effizienz und Sicherheit in der Fertigungsumgebung.

  • verwendbar zur Entnahme von Rohteilen, Zwischenlagerung leerer Körbe und zum Abstapeln von Fertigteile
  • Korbgröße [BxLxH]: 400x600x96 mm
  • Max. Gewicht pro Korb: bis 25 kg
  • Stapelhöhe: min. Höhe Bodenroller (180mm) + 10x Korbhöhe (10x 89mm). Zielsetzung Stapelhöhe 1.200 bis 1.400 mm
Modulares NiO/SPC-Band

Das modulare, flexible SPC/NIO-Band stellt eine überlegene Lösung für die statistische Prozesslenkung und die Handhabung von nicht konformen Teilen dar. Im Vergleich zu herkömmlichen Sonderlösungen bietet es kosteneffiziente, zeitsparende und flexible Vorteile, die deine Produktionsautomatisierung verbessern.

  • Größe 300mm breit, 600mm lang
  • Beladungskapazität 45 kg
  • Per Software konfigurierbar
  • Einfach umzustellen von SPC (Ein- und Ausschleusen) auf NIO Modus (nur Ausschleusen). Im NIO Modus als Variante mit Teilevorhaltung oder zum Abwerfen in eine Kiste.
  • Modular erweiterbar auf ein, zwei oder drei übereinander angeordneten Bändern zur Erfüllung verschiedenster Anforderungen.
  • Vorbereitet für Führungsschienen für kleinere Teile. Eingriff-Schutz-Schablonen können vor Ort gefertigt werden und vom Endkunden selbst installiert werden. 
Arbeitstisch - Standfuß schwer

Für schwere Ablageaufgaben, wie beispielsweise bei der Korbablage, wurde der ‚Arbeitstisch – Standfuß schwer‘ entwickelt. 

Dieser zeichnet sich durch eine Schweißkonstruktion mit angebrachter Adapterplatte aus. Über die Adapterplatte können unterschiedlichste Aufbauten angebracht werden, wodurch der Standfuß flexibel eingesetzt werden kann. Zum exakten Ausrichten des Tisches wurden Nivellierfüße verbaut. Durch seine Pulverbeschichtung bietet dieser Standfuß ein ansehnliches Design. Eine angebrachte Energieversorgung bestehend aus einer Ventilbatterie, Powerverteilung sowie zwei 8-Kanal-Digital-Eingängen ermöglicht die Versorgung von Pneumatik sowie Sensorik. 

  • AnschlussmöglichkeitenEtherCAT Box, 4/4-Kanal-Powerverteilung / EtherCAT Box, 8-Kanal-Digital-Eingang, 24V DC, 3 ms, M8  Pneumatik 
  • Ablagegewicht ab 50 kg  
Arbeitstisch - Standfuß leicht

Da innerhalb des Bearbeitungsprozesses von Werkstücken oft unterschiedlichste Aufgaben wie zum Beispiel das Ausrichten, Vermessen oder Wenden von Werkstücken anstehen, benötigt es einen Standfuß, auf welchem die entsprechenden Stationen verbaut werden können. Hierfür wurde der Standfuß leicht entwickelt. Über die Nivellierfüße kann der Tisch passgenau ausgerichtet und mit dem Boden verbunden werden. Eine angebrachte Energieversorgung bestehend aus einer Ventilbatterie, Powerverteilung sowie zwei 8-Kanal-Digital-Eingängen ermöglicht die Versorgung von Pneumatik sowie Sensorik. Die Säule besteht aus einem Aluminiumprofil, welche in der Höhe beliebig angepasst werden kann. Durch das verwendete Aluminiumprofil überzeugt dieser Standfuß vor allem durch sein geringes Eigengewicht. 

  • Anschlussmöglichkeiten EtherCAT Box, 4/4-Kanal-Powerverteilung  / EtherCAT Box, 8-Kanal-Digital-Eingang, 24V DC, 3 ms, M8 Pneumatik
  • Ablagegewicht bis zu 50 kg  
Grundplatte Korbablage

Passend zu den Arbeitstischen bietet KOCH Steuerungstechnik auch eine Korbablage, von der aus über der Roboter die Werkzeugmaschinen bestücken kann. Die Korbablage besteht aus zwei Ablageplätzen für Ihre Drahtgitterkörbe. Auf der einen Seite befinden sich unbearbeitete Werkstücke und auf der anderen Seite können die fertig bearbeiteten Werkstücke abgelegt werden. Von dort aus können die fertig bearbeiteten Drahtgitterkörbe über einen Roboter dem Ladersystem zugeführt werden.  

Selbstverständlich können die Korbablagen an Ihre eigenen Drahtgitterkörbe angepasst werden. Über Sensoren wird überprüft, ob die Körbe auch lagerichtig vom Roboter abgelegt werden.

  • Korbgröße bis zu 600×410 mm
  • Verstellbare Zentrierung
  • Sensoren zur Erkennung der Lage der Körbe
Korbgreifer

Um die Werkstückträger vom des Ladersystems dem Ablagetisch zuführen zu können, wurde der Korbgreifer entwickelt. Mithilfe einer angebrachten Zentrierung fährt der Roboter mit dem Korbgreifer über einen Werkstückträger. Eine angebrachte Gabellichtschranke erkennt die Körbe, woraufhin der Roboter auf die entsprechende Position fährt. Ist diese erreicht, schließen die geführten Greifgabeln und verriegeln den Korb. Durch das (optional) angebrachte Schnellwechselsystem kann der Korbgreifer mit dem Roboter verbunden werden. Eine Ausgleichseinheit sichert den Greifprozess ab. Über die angebrachten Zentrierbuchsen kann der Korbgreifer auf einem Wechselbahnhof abgelegt werden.     

  • Sensoren zur Erkennung der Körbe
  • Auslenkung Ausgleichseinheit axial 10 mm
  • Auslenkung winkelig +/- 12°
  • Auslenkung rotatorisch +/- 25°
  • Max. Kraft Fz Ausgleichseinheit 2700 N 
  • Korbgröße bis zu 600×410 mm
  • Transportgewicht bis zu 50 kg 
Ausrichtestation

In das Ladersystem mit den Honmaschinen wurde eine aktive Ausrichtstation mit folgendem Funktionsprinzip zu installiert: 

  • Das Werkstück wird auf einem Drehteller abgelegt.  
  • Eine Gabellichtschranke wird auf Position gefahren und das Werkstück wird solange gedreht, bis das Positionierungsloch gefunden wird. Dabei werden Beginn und Ende des Lochs gemessen und der exakte Mittelpunkt berechnet. 
  • Das Werkstück wird dann auf die Entnahmeposition gedreht, wo ein Pin hochfährt und das Werkstück prozesssicher positioniert. 
  • inkl. Kamera zum Auslesen des DMC Codes des Werkstücks 

Eine flexible und wirtschaftliche Lösung für Ihre Anlage?

Kontaktieren Sie uns jetzt bei offenen Fragen zu dem Projekt, unseren Produkten oder Ihrem Interesse an unserer Arbeit.