Produktiv schleifen trotz chaotischer Bestückung

In der Schleifbearbeitung bremsen Rüstprozesse die Produktivität. Wechsel, Medienanschlüsse und Spannkontrollen kosten Zeit, Personal und erhöhen Fehler. Adelbert Haas automatisiert diese Abläufe mit der Multigrind Radical – unterstützt durch Komponenten von SMW-Autoblok und SMW-electronics. 

„Unser Ziel ist nicht, einzelne Rüstvorgänge etwas schneller zu machen“, sagt Carina Kabisreiter. „Wir wollen Rüstzeiten systematisch aus dem Prozess entfernen.“ Carina Kabisreiter ist Marketingleiterin von Adelbert Haas aus Trossingen. Das Unternehmen entwickelt und fertigt CNC-Schleifzentren für anspruchsvolle Branchen wie Werkzeugherstellung, Medizintechnik, Luft- und Raumfahrt und weiteren Hochtechnologiebranchen. Die Anforderungen der Märkte sind geprägt von Präzision und Prozesssicherheit, die unter Bedingungen wie High Mix/Low Volume (HMLV), komplexen Werkstückgeometrien und schwer zerspanbaren Materialien produktiv zu bedienen sind. „Hier entscheidet nicht die Bearbeitungszeit über die Wirtschaftlichkeit, sondern wie schnell, sicher und automatisiert eine Maschine von einem Auftrag auf den nächsten wechseln kann“, sagt Kabisreiter. 

2022 stellte das Unternehmen mit der Multigrind Radical ein neues Maschinenkonzept vor, das genau auf diese Anforderungen ausgelegt wurde. „Wir verbinden hier hochpräzisen Maschinenbau, tiefes Schleifprozessverständnis, intelligente Automation und eigene Software zu einem kompakten, vollautomatisierten Schleifzentrum“, beschreibt Carina Kabisreiter den Ansatz von Adelbert Haas. „Die Multigrind Radical ist darauf ausgelegt, Produktwechsel schneller, sicherer und weitgehend automatisiert möglich zu machen.“ In dem Konzept wird der Schleifprozess nicht mehr isoliert betrachtet, sondern als durchgängig automatisierten Gesamtprozess von der Auftragsvorbereitung bis zum fertigen Werkstück. Im Mittelpunkt steht eine kompakte 5-Achs-Schleifmaschine, die komplexe Bearbeitungsprozesse automatisiert, Bedienaufwand verringert und Rüstvorgänge weitgehend aus dem Maschinenalltag entfernt. „Eine Maschine darf nicht nur dann produktiv sein, wenn ein Bediener davorsteht“, sagt Carina Kabisreiter. „Unser Anspruch ist, den Bediener konsequent zu entlasten und die Maschine so aufzubauen, dass sie auch bei wechselnden Werkstücken, kleinen Losgrößen und chaotischer Bestückung produktiv bleibt.“ 

Adelbert Haas integriert dazu elektrische, mechatronische und digitale Funktionen überall dort, wo sie Rüstzeit, Fehlerquellen oder manuelle Zwischenschritte vermeiden. Zwei zentrale Komponenten stammen von SMW-Autoblok und SMW-electronics: das induktive Koppelsystem C40 Automation und mechatronische Greifer der Produktreihe Motiact. 

Von Lieferbeziehung zur technischen Zusammenarbeit 

SMW zählt seit rund 25 Jahren zu den Entwicklungspartnern des Trossinger Unternehmens. Der Hersteller von rotierender und stationärer Spanntechnik lieferte lange Zeit vor allem Handspannfutter und Lünetten. Die Entwicklungsarbeit in Sachen Digitalisierung und Automatisierung von Spannprozessen mündete 2021 in die Ausgründung SMW-electronics. Schnell baute das Unternehmen damit sein Portfolio an Automationslösungen für die digitalisierte Fabrik aus. In dieser Zeit entwickelte sich auch die Lieferbeziehung für Spanntechnik mit Adelbert Haas zu einer technologischen Zusammenarbeit.  

Für die Multigrind Radical suchte der Lösungsanbieter nach Technologien, die sich sowohl mechanisch integrieren lassen als auch das eigene Automationskonzept funktional erweitern. Schleifzentren stellen besondere Anforderungen an Automationskomponenten. Der Arbeitsraum ist durch Schleifschlamm, Kühlschmierstoff und enge Platzverhältnisse geprägt. Gleichzeitig müssen Medien, Energie und Signale sicher übertragen werden. Klassische mechanische oder kabelgebundene Lösungen stoßen hier schnell an Grenzen. 

Ein Thema von Adelbert Haas war der automatisierte Wechsel von Werkstückabstützungen. Projektleiter Timo Zepf und sein Team definierten dafür Anforderungen, für die sie eine geeignete Technologie suchten: Der Prozess sollte schnell, sicher, wiederholgenau und ohne manuelles Anschließen von Kabeln oder Schläuchen erfolgen. Beim induktiven Koppelsystem C40 Automation von SMW-electronics wurden sie fündig.

Intelligente Werkstückabstützungen 

Das C40 Automation besteht aus einem Base-Element an der stationären Komponente und einem Remote-Element an der beweglichen Komponente. Beide werden per Dynamic Pairing innerhalb weniger Millisekunden gekoppelt. Das Remote-Element wird mit Energie versorgt und tauscht zugleich Signale mit der Steuerungsebene aus. Die Übertragung erfolgt kontaktlos über einen Abstand von 0 bis 3 mm. Das macht das System verschleißarm und unanfällig gegen Störungen durch Schmutz. 

In der Multigrind Radical dient das induktive Koppelsystem dazu, Werkstückabstützungen intelligent und automatisierbar zu machen. Die Reitstöcke werden nurmehr einfach aufgesetzt und automatisch mit den notwendigen Medien versorgt: Pneumatik, Hydraulik und Elektrik. Dadurch entfällt der manuelle Anschluss von Schläuchen und Kabeln.  

Die Basis bildet ein Klemmschlitten auf dem Maschinentisch. Er ist mit einem Nullpunktspannsystem für die Medienübergabe sowie mit dem C40-Base-Element ausgestattet. Die Reitstöcke tragen das jeweilige Remote-Element, das sie zu intelligenten Kommunikationskomponenten innerhalb der Maschine macht. Über einen integrierten Speicherchip lassen sich auf ihm Artikelnummer, Seriennummer, Einsatzregeln, Wartungsinformationen sowie Spann- und Messzyklen hinterlegen. Dockt das Remote- an das Base-Element an, erkennt die Maschine, mit welchem Spannmittel sie verbunden ist, ob es für den jeweiligen Prozess freigegeben ist und welche Bedienoptionen erforderlich sind.  

Das System verringert auf diese Weise nicht nur Rüstzeit, sondern vermeidet auch typische Fehlerquellen, zum Beispiel falsche Zuordnung, falscher Anschluss oder der Einsatz nicht freigegebener Komponenten. Darüber hinaus erhält der Bediener auf dem Display nur die Funktionen angezeigt, die für den jeweiligen Prozess relevant sind. Das vereinfacht die Bedienung und erhöht die Prozesssicherheit.

Mechatronische Greifer beschleunigen Werkstückwechsel 

Auch das Werkstückhandling wurde weiter automatisiert. Die Voraussetzung dafür schafft ein neues Konzept zur Arbeitsteilung: Der Roboter greift nicht in den verschmutzten Arbeitsraum der Maschine. Stattdessen fährt die X-/A-Achse ihm entgegen. Er bleibt in einer getrennten Automationskabine und bereitet während des Schleifprozesses das nächste Werkstückhandling vor. Für die Automation des Werkstückhandlings integrierte Adelbert Haas mechatronische Greifer von SMW. 

Ziel war es, Werkstücke mit nur einer Greifergröße über einen großen Spannbereich hinweg zu handhaben, ohne Greiferwechsel und ohne zusätzliche Fahrt zu einer Laserschranke für die Spannprüfung. „Für uns war klar: Wenn wir Rüstzeiten wirklich aus dem Prozess entfernen wollen, dürfen wir nicht an der nächsten manuellen Schnittstelle stehen bleiben“, sagt Timo Zepf. „Der Greifer muss sich flexibel an unterschiedliche Werkstücke anpassen, sicher spannen und der Maschine direkt rückmelden, ob der Prozesszustand passt.“ 2023 ersetzte das Unternehmen auf der Multigrind Radical die erste Generation pneumatischer Greifer durch mechatronische Greifer der SMW-Reihe Motiact. 

Intelligente Greifer ersetzen separate Prüfschritte 

Kern der Motiact-Greifer ist ein integriertes absolutes Wegmesssystem. Dadurch lassen sich die Backenpositionen exakt auf das jeweilige Werkstück vorpositionieren. Auch die Greifkraft kann sensitiv eingestellt werden, unabhängig von Hub und Greifgeschwindigkeit. Wird die Energie weggenommen, bleiben Greifposition und Greifkraft erhalten. Der Greifer muss somit nicht dauerhaft unter Strom stehen, um das Werkstück sicher zu halten. 

Für die Multigrind Radical nutzt Adelbert Haas die Greifervariante MX-S 050, die SMW kundenspezifisch modifizierte. Mit dem erweiterten Hub deckt der Greifer den benötigten Bearbeitungsbereich von 3 bis 16 mm Durchmesser ohne Greiferwechsel ab. Als Doppelgreifer eingesetzt, entnimmt er das fertige Werkstück aus dem Spannfutter, dreht sich und legt mit dem zweiten Greifer den nächsten Rohling ein. Über die IO-Link-Schnittstelle meldet der Greifer direkt an die Maschine, ob das Werkstück gespannt ist. Die separate Fahrt zur Laserschranke, die bei pneumatischen Greifern erforderlich war, entfällt. 

Zugleich können Werkstücke enger auf der Palette angeordnet werden, weil der Öffnungshub des Motiact-Greifers programmiert ist. Die verfügbare Palettenfläche wird besser genutzt, die Maschine kann länger autonom arbeiten und der Bediener wird weiter entlastet. 

Komponenten die passen 

Das Fazit von Timo Zepf ist positiv. „Wir haben uns für SMW entschieden, weil die Komponenten technologisch zu unserem Weg passen“, sagt der Projektleiter. „Adelbert Haas definiert die Anforderungen aus Schleifprozess, Maschine, Automation und Bedienung. Dafür brauchen wir Partner, die diese Anforderungen verstehen und bereit sind, Lösungen gemeinsam weiterzuentwickeln.“ Dadurch sei ein Maschinenkonzept entstanden, das Rüstaufwände eliminiert, die Prozesssicherheit erhöht und die Grundlage für eine schnelle Amortisation schafft. „Es gibt derzeit keine vergleichbare Schleifmaschine, die Elektrogreifer und Nullpunktspannsysteme inklusive Elektrik in dieser Form kombiniert“, so Zepf. Der Einsatz der SMW-Technologien auf weiteren Maschinen der Multigrind-Reihe ist geplant. 

Autoren: Michael Röck und Petra Müller, Vertrieb und Marketing SMW-Autoblok 

Bilder: SMW-Autoblok