CNC-Maschinen automatisieren: Bewährte Strategien für höheren Durchsatz und Effizienz

Die Automatisierung des CNC-Bearbeitungsprozesses hält die Spindel in Bewegung und steigert den Durchsatz. Diese Tipps helfen Ihnen, es in Ihrer Werkstatt richtig umzusetzen.

In früheren Blogbeiträgen haben wir erklärt, wie kollaborative Roboter (Cobots) und flexible Automatisierung CNC-Werkstätten nutzen. Vielleicht haben Sie auch schon Beispiele von Cobots an CNC-Maschinen gesehen, wie das oben gezeigte.

Wenn Sie darüber nachdenken, Ihre CNC-Bearbeitungsprozesse mit einem Cobot zu automatisieren, fragen Sie sich vielleicht, wie genau Sie vorgehen sollen. Hier erfahren Sie die wichtigsten Details.

Den CNC-Prozess in Einzelschritte zerlegen

Damit Ihr Cobot im Tandem mit der CNC-Maschine arbeitet, geben Sie ihm detaillierte Anweisungen für alle Schritte und zugehörigen Bewegungen im Prozess. Jeder Schritt wird im Speicher des Cobots abgelegt. Zunächst müssen Sie jedoch eine Liste aller Aktionen im aktuellen manuellen Prozess erstellen – also alle Schritte, die ein Bediener beim Bestücken der Maschine ausführt, in der korrekten Reihenfolge.

In einem typischen Beispiel können die Schritte Folgendes umfassen:

• Rohling oder Komponente aus einem Tablett oder Förderband aufnehmen
• Rohling in einen Schraubstock oder eine andere Vorrichtung laden und spannen
• Maschinenschutztür schließen
• Startknopf drücken
• Auf Zyklusende warten
• Maschinenschutztür öffnen
• Fertiges Teil freigeben und entnehmen
• Fertiges Teil auf Tablett oder Förderband ablegen

Je nach Prozess oder CNC-Maschinentyp können weitere Schritte hinzukommen, wie die Inspektion eines fertigen Teils, die Reinigung eines Teils oder das Entfernen von Spänen aus dem Maschineninneren. Stellen Sie sicher, dass all diese Schritte berücksichtigt werden und klären Sie, ob der Cobot oder ein Bediener sie ausführt.

Cobot mit der CNC-Maschine verbinden

Cobot und CNC-Maschine müssen Signale senden und empfangen können. In der einfachsten Konfiguration, wenn Ihre CNC-Maschine über einen einzelnen Ausgang verfügt, können Sie einen M-Code verwenden, um dem Cobot zu signalisieren, wenn der Bearbeitungszyklus beendet ist. Das teilt dem Cobot mit, dass es Zeit ist, die Tür zu öffnen, das Werkstück zu entnehmen und mit den restlichen gespeicherten Anweisungen den nächsten Zyklus zu starten. In diesem Beispiel öffnet und schließt der Cobot-Arm die Maschinentür und drückt den Startknopf.

Verfügt Ihre CNC-Maschine über mehrere Ausgänge und/oder eine automatische Tür, können Cobot und Maschine Signale hin und her senden, sobald jeweils ein Schritt abgeschlossen ist – und so ihre Aktionen ineinander verzahnen. Beispiel: Zuerst lädt der Cobot ein Werkstück und signalisiert der CNC-Maschine, die Tür zu schließen. Dann schließt die Tür, der Zyklus läuft, die Tür öffnet sich, und die CNC-Maschine signalisiert dem Cobot, das Werkstück zu entnehmen und seine gespeicherten Anweisungen fortzusetzen.

Das OB7-Cobot-Paket von Productive Robotics beinhaltet ein General Equipment Interface (GEI) mit acht digitalen Eingängen, acht digitalen Ausgängen und vier analogen Eingängen, um Druckluft, Ethernet-Konnektivität und Signale zwischen Cobot und CNC-Maschine zu verwalten.

Variabilität der Eingaben minimieren

Anders als ein Mensch kann ein Cobot keine Echtzeit-Anpassungen an seinen Aktionen vornehmen oder Sekundenentscheidungen treffen, wie eine Aufgabe am besten zu erledigen ist. Cobots benötigen eine konsistente und einheitliche Umgebung für optimale Funktion. Das betrifft die Rohlinge oder Komponenten, die sie handhaben und laden, die Art der Bereitstellung der Komponenten und den Ablageort fertiger Teile.

Beispiel: Wenn drei verschiedene Mitarbeiter Rohlinge manuell zuschneiden und sie dem Cobot für die CNC-Bearbeitung zuführen, müssen alle drei die Rohlinge auf einheitliche Größe und Form zuschneiden und sie am selben Ort, in derselben Ausrichtung ablegen. So stellt der Cobot sicher, dass er den Rohling jedes Mal korrekt aufnehmen und laden kann.

Jetzt ist der Zeitpunkt, Arbeitsplatz und Zuführsystem einheitlich und konsistent zu gestalten. Diese sorgfältige Planung minimiert auch Ausschuss und Ausmaßabweichungen und hält den Teilefluss stabil. Ergebnis: Qualität und Durchsatz steigen, Ausschuss und Nacharbeit sinken.

Zu- und Abfluss (Inflow and Outflow)

Genau wie Teile einheitlich und konsistent sein müssen, ist auch ihr Zu- und Abfluss am CNC-Arbeitsplatz kritisch. Die Anweisungen im Cobot-Speicher sagen ihm exakt, wo er drehen, greifen und erreichen soll – und genau so wird er sich bewegen. Er kann nicht bemerken, dass jemand ein anderes Tablett verwendet oder ein Tablett auf einem anderen Wagen abstellt.

Dasselbe gilt für fertige Teile. Werden sie auf einem Wagen gestapelt, muss dieser immer am selben Ort stehen. Der Cobot kann nicht „herumschauen“ und ihn finden, wenn jemand ihn versehentlich sogar nur wenige Zentimeter zu weit weg schiebt.

Werkzeug- und Anlagenüberwachung über Zeit planen

Auch wenn die Automatisierung der CNC-Bearbeitung Chancen für unbeaufsichtigten oder 24/7-Betrieb bietet, ist es kein „einrichten und vergessen“-Prozess. Es bleibt notwendig, Werkzeuge und Anlagen zu überwachen, einschließlich:

• Schneidwerkzeug-Lebensdauer überwachen, um sicherzustellen, dass Teile innerhalb der Toleranzen bleiben
• Sicherstellen, dass die Spänekontrolle funktioniert
• Temperatur- oder Kraftschwankungen überwachen
• Sicherheitssysteme ordnungsgemäß aktivieren
• Verschleiß an Werkzeugen, Leitungen und Verbindungen prüfen
• Richtige Ausrichtung des Cobot-Arms zu CNC-Maschine, Werkzeugen, Vorrichtungen etc. kontrollieren

Dies ist besonders wichtig, wenn Maschinen längere Zeit oder über Nacht unbeaufsichtigt laufen. Eine schriftliche Checkliste hilft, sicherzustellen, dass alles während der Laufzeit korrekt funktioniert. Die Checkliste sollte Details zu Überwachungspunkten, Verantwortlichkeiten und Maßnahmen bei Abweichungen enthalten.

Bediener schulen

Ein Cobot wie der OB7 ist leicht zu „lehren“, aber ein entscheidender Erfolgsfaktor ist, dass die Bediener sich wohlfühlen bei der Arbeit damit und Arbeitsanweisungen anpassen können. Es ist etwas anderes, jemandem zu sagen, der Cobot sei einfach zu bedienen – und etwas ganz anderes, es selbst auszuprobieren und zu erleben, dass es wirklich so einfach ist.

Jeder, der mit dem Cobot arbeiten wird, muss Zeit damit verbringen, ihn zu nutzen, dem Arm eine Bewegungsfolge beizubringen und die Schritte zu aktualisieren. Ebenso entscheidend ist, dass jeder Bediener den Teilezu- und -abfluss am Arbeitsplatz versteht und wie sich seine tägliche Arbeit verändert. Statt die CNC-Maschine selbst zu bestücken, ist er nun verantwortlich für die Überwachung und Fehlerbehebung am Cobot/CNC-Maschinen-Gespann und dafür, den übergeordneten Workflow reibungslos zu halten.

Hoffentlich sehen Sie, wie schon ein kleiner Zeitaufwand und durchdachte Planung Ihre CNC-Bearbeitungsabläufe stark beeinflussen können. Bei Fragen zu spezifischen Cobot-Anwendungen, für weitere Informationen oder eine Demo: Kontaktieren Sie uns!