CNC-Maschinenbestückung mit Cobots automatisieren: Effizienz und Präzision steigern

So werden Bestückungsaufgaben wie Be- und Entladen von Teilen sowie das Bedienen von CNC-Maschinen zur täglichen Arbeit eines Cobots in Ihrer Fertigung

Automatisierung ist in der Fertigung ein großes Schlagwort – und das aus gutem Grund. Der Einsatz von Robotern, Cobots (kollaborativen Robotern) und anderer Automatisierungstechnik ist ein Gamechanger. Sie sparen Zeit, steigern die Produktion und können sogar die Qualität von Teilen und Baugruppen verbessern – dank ihrer Wiederholgenauigkeit und Präzision.

Wenn Sie schon einmal Reihen von Robotern an einem Produktionsband gesehen haben, mag die Idee, Automatisierung in Ihre Werkstatt zu holen, komplexer erscheinen, als es Ihre Ressourcen erlauben.

Doch es muss nicht so kompliziert sein. Der beste Einstieg in die Automatisierung ist oft das „low hanging fruit“ – also die einfachsten Aufgaben zuerst zu automatisieren. Erfahrungswerte zeigen: Aufgaben, die sehr repetitiv, nicht allzu komplex sind oder Engpässe in der Produktion verursachen, eignen sich hervorragend als Startpunkt.

CNC-Maschinenbestückung ist ein perfektes Beispiel. Mit einem Cobot lassen sich das Be- und Entladen sowie das Bedienen von CNC-Maschinen schnell und einfach automatisieren. Das reduziert Bestückungsfehler, beschleunigt die Produktion und kann sogar Personalengpässe schließen – neben weiteren Vorteilen. Lesen Sie weiter, um zu erfahren, wie Sie starten.

CNC-Maschinenbestückung in der Praxis

Die meisten CNC-Bearbeitungsvorgänge sind abtragende Fertigungsprozesse, bei denen Material von einem Rohling oder Teil entfernt wird. Im traditionellen manuellen Prozess legt ein Bediener ein Werkstück in die Maschine und spannt es in einer Vorrichtung ein. Die Vorrichtung hält das Werkstück fest oder dreht es, während Schneidwerkzeuge Material abtragen. Alle Schnitte und Bewegungen der CNC-Maschine werden von einem Computerprogramm gesteuert – für extrem präzise und wiederholbare Ergebnisse in jedem Zyklus. Anschließend entnimmt der Bediener das fertige Teil und legt einen neuen Rohling ein.

Diese Arbeit wird als Maschinenbestückung bezeichnet und kann auch von einem Cobot übernommen werden – beispielsweise dem OB7 von Productive Robotics. Häufig automatisierte Beispiele sind:

• Fräsmaschinen. Bei einer CNC-Fräse wird das stationäre Werkstück durch Vorrichtungen fixiert, während rotierende Mehrschneiden-Werkzeuge das Teil bearbeiten.
• Drehmaschinen. Eine Drehmaschine verfügt über ein oder zwei Spannfuttern, die beide Enden des Werkstücks halten und es drehen. Das Schneidwerkzeug bleibt stationär. Werden zwei Futtern verwendet, lassen sie sich meist auf die korrekte Länge einstellen, um Teile sicher zu spannen.
• EDM-Maschinen (Erodiermaschinen). Diese Maschine schneidet durch elektrische Funkenerosion, wobei Funken zwischen dem leitfähigen Werkstück und einer Elektrode entstehen. Das Werkstück liegt während des Schneidens in einem Bad aus deionisiertem Wasser. Dieses berührungslose Schneideverfahren eignet sich für komplexe Teile oder solche, die mit herkömmlichen Fräs- oder Drehmaschinen schwer zu bearbeiten sind.
• CNC-Laserschneider. Hier schmilzt und schneidet ein hochtemperaturer Laser das Material. Die Hitze bleibt extrem lokal begrenzt, sodass kaum wärmebedingte Verzug entsteht. Zudem entstehen glatte Kanten, die kaum oder gar keine Nachbearbeitung erfordern.

Einstieg in die CNC-Maschinenbestückungs-Automatisierung

Da die Bewegungen bei der CNC-Maschinenbestückung einfach sind (z. B. Rohling aufnehmen und laden, Maschinentür schließen, Maschine starten, Teil entladen etc.), ist die Montage und Einrichtung des Cobots meist unkompliziert. Dennoch gibt es wichtige Aspekte zu beachten:

• Einen hochstrukturierten, vorhersehbaren, festen Arbeitsbereich schaffen. Rohlinge müssen immer am selben Ort liegen, damit der Cobot sie jedes Mal aufnehmen kann. Positionierhilfen wie Tabletts oder Spender helfen bei der Ausrichtung. Auch der Abstand von Arbeitstischen zur CNC-Maschine muss konstant bleiben, um die Reichweite des Cobots zu gewährleisten. Ungeplante Hindernisse oder Veränderungen – wie eine Kaffeetasse im Arbeitsweg des Arms oder ein verschobener Stapel Rohlinge – sind zu vermeiden.
• Den passenden Greifer wählen. Zwar lassen sich mehrere Greifer verwenden, doch der Wechsel kostet Zeit. Viele Greifer passen sich an unterschiedliche Größen, Formen und Materialien an. Teile mit zwei parallelen Seiten (z. B. quader- oder zylinderförmige Prismen) lassen sich am einfachsten mit einer Zangengreifer aufnehmen. Vakuumsaugnäpfe eignen sich besonders für dünne, empfindliche oder flache Teile.
• Nutzlast berechnen. Dies ist das Gewicht, das der Arm heben kann – einschließlich Greifer und Werkstück vor der Bearbeitung. Je nach Anwendung kann das Gewicht die Bewegungsgeschwindigkeit und die Zeit bis zum vollständigen Stillstand beeinflussen.
• Reichweite und Bewegungsachsen planen. Die Reichweite bestimmt, wie weit der Cobot von der CNC-Maschine entfernt platziert werden kann. Bewegungsachsen sind wie Gelenke am menschlichen Arm und ermöglichen es dem Cobot, über, unter, durch, zwischen oder um Hindernisse herum zu greifen. Während sechs Achsen üblich sind, verfügt der OB7-Cobot über sieben. Das gibt ihm noch mehr Geschicklichkeit beim Be- und Entladen sowie beim Bewegen von Maschinenluken in verschiedensten Arbeitsplatzkonfigurationen und -größen.
• Cross-Training für Produktionsflexibilität. Da Cobots kompakt und schnell einzurichten sind, lassen sie sich zwischen mehreren Arbeitsstationen wechseln. Das macht den Produktionsplan effizienter und ermöglicht spontane Anpassungen, beispielsweise:
  • Produktionsvolumen nach Bedarf steigern, um Aufträge aufzuholen oder vorzuarbeiten
  • Neue, größere Aufträge annehmen
  • Bei Krankheit oder Urlaub von Bedienern einspringen, ohne andere Arbeiter abzuziehen
  • Offene Stellen aufgrund von Personalmangel besetzen
• Im Dunkeln arbeiten? Ein Cobot an einer oder mehreren CNC-Maschinen ermöglicht den Betrieb ohne menschliche Bestückung – auch nachts oder am Wochenende. Einige Betriebe nutzen dies, um Vorräte aufzubauen, größere Aufträge anzunehmen oder neue Teile und Teilefamilien ins Programm zu nehmen.

DIY-Automatisierung mit Productive Robotics

Das Beste: Der OB7 lässt sich einfach in Ihren Arbeitsstationen einrichten und installieren. Er verfügt über eine benutzerfreundliche Drag-and-Drop-Oberfläche, mit der Bediener dem Arm und Greifer ihre Bewegungen „beibringen“, indem sie sie physisch durch jeden Schritt führen. Genauso einfach lassen sich Arbeitsanweisungen aktualisieren oder hinzufügen, sodass der Cobot in nur wenigen Stunden zwischen CNC-Maschinen wechseln kann.

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