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KUKA Industries Roboter verputzt Staplergabeln bei Kaup

KUKA verputzt Staplergabeln bei Firma Kaup

40.000 Stapler-Anbaugeräte fertigt und vertreibt die Firma Kaup jährlich für namhafte Stapleranbieter. Etwa 8.000 Staplergabeln fallen darunter, die hergestellt werden müssen. Nach dem Schweißen waren bisher langwierige manuelle Verputzarbeiten für optimales Finish nötig. Eine einzigartige Anlage von KUKA automatisiert nun diesen Job, für den es am Markt zuvor keine Referenzen gab.

Die Ausgangssituation

In Aschaffenburg produziert das Unternehmen Kaup auf einer Fläche von 43.000 m² die unterschiedlichsten „Hände“ für Stapler aller bekannten Hersteller, beispielsweise auch Anbauteile wie Mehrfachpalettengeräte, Spannarme, Karton- und Fassklammern. 8.000 standardisierte Staplergabeln entstehen mittels eines Gabelschweißroboters auf einer Anlage, die von KUKA entwickelt und installiert wurde. Durch das automatisierte Schweißen der beiden Bleche mit Dicken zwischen 40 und 80 mm entsteht der L-förmige Rohling der Gabel. In den Folgeschritten werden die Gabeln maßhaltig zugerichtet und Schweißstellen im Finish verfeinert.

Die Aufgabe

Das Verputzen der vorbereiteten Gabelrohlinge war in der Vergangenheit ein im im wahrsten Sinne des Wortes schwerer Job, den bei Kaup im Wesentlichen zwei Mitarbeiter in Wechselschicht manuell ausführten. „Im Jahr 2014 wurde uns bewusst, dass der Termin immer näher rückte, zu dem uns beide Mitarbeiter in den verdienten Ruhestand verlassen würden“, erklärt Produktionsleiter Ernesto Martin. „Heute ist es kaum noch möglich, Mitarbeiter zu finden, die bereit sind, eine körperlich so anstrengende Aufgabe Tag für Tag auszuführen. Wir sprechen hier von mehr als 40 Gabeln täglich! Dies war einer der Gründe, um über eine automatisierte Lösung mit unserem jahrelangen Partner KUKA zu sprechen.

Ein weiterer Grund ist, dass der Zeitbedarf für das Verputzen in die Berechnungen der Taktzeiten bei uns – wie auch bei vielen anderen Unternehmen – nie wirklich Eingang gefunden hat. Bei den Schweißprozessen werden die Sekunden gezählt, aber das manuelle Verputzen dauerte ebenso lange, wie es dauerte. Somit waren diese Nebenarbeiten letztlich ein Flaschenhals im Produktionszyklus."

Die Lösung

Keine einfache Aufgabe, denn das gewünschte Ergebnis, das eine spätere Nacharbeit überflüssig macht, ist abhängig von enorm vielen Parametern, Ablauffolgen, Messwerten, Werkzeugverschleißanalysen und Erfahrungen. KUKA hat die Anlage auf Basis der eingebrachten Erfahrungen seitens des Kunden und der eigenen Automatisierungsspezialisten konzipiert und installiert.

In der 2-Stationen-Anlage bildet der Roboter das zentrale Element. Über ein Werkzeugwechselsystem ist er in der Lage, alle anstehenden Verputzarbeiten auszuführen. Je Station legt ein Werker mit Hilfe eines Krans jeweils zwei Gabelrohlinge ein.

Anlage mit Messtaster um vor Schleifvorgang Parameter anzugleichen
Mit einem Messtaster, den der Roboter aus der Werkzeugwechselstation übernommen hat, werden die Ist-Werte jeder Gabel ermittelt.

Bei solchen Werkstücken lassen sich gewisse Toleranzen in der Vorfertigung nicht verhindern, darum holt sich der Roboter aus der Werkzeugwechselstation einen Funk-Messtaster und fährt relevante Punkte an. Die Messergebnisse dienen als Korrektiv für das hinterlegte Bauteilprogramm. Es folgt ein Werkzeugwechsel in dem die Flex mit Fächerschleifer eingesetzt wird. Diese wird wie die folgenden Werkzeuge mit Druckluft betrieben. So arbeiten sie flexibler hinsichtlich Bauteiltoleranzen. Das Programm variiert den Anpressdruck je nach Werkzeug und Werkstück.

Unterschreitet der Schleifstein durch Verschleiß einen Mindestdurchmesser, wird er gegen einen Neuen in der Werkzeugwechselstation getauscht. Den Feinschliff führt der Roboter an der Innenkehle der Gabel mit Hilfe eines Fächerschleifers aus, den er nach dem Zurücklegen des Schleifsteins aufnimmt.

Referenzanlage für KUKA

Die neue Roboteranlage verputzt nun Toleranzen aus der vorangegangenen mechanischen Bearbeitung sowie aus Bauteiltoleranzen mittels pneumatischen Werkzeugen. Die größte Herausforderung war die Ermittlung der einzelnen Parameter. Eine annähernd vergleichbare Anlage gab es nicht und so entstanden schließlich Referenzprogramme, die Kaup mit dem eigenen Knowhow sukzessive erweitert und an andere Aufgaben und Werkstücke anpasst. In den Anwendungen sind Informationen hinterlegt wie Anstellwinkel des Werkzeugs, Anpressdruck, Vorschub, Abtrag pro Schleifzyklus, zu erwartende Standzeit sowie angepasste oszillierende Bewegungen, um die Poren von Schleifstein und Schleifpapieren frei zu schleifen.

Werkzeugwechselstation mit Messeinrichtung und Fächerschleifer
Werkzeugwechselstation mit Messeinrichtung zur Prüfung des Durchmessers der Schleifsteine.

Wir haben einen sehr unbeliebten, weil körperlich anstrengenden, lauten und staubbelasteten Produktionsschritt mit Hilfe von KUKA automatisiert. Menschen werden solche Verputz-Aufgaben nun nur noch dann ausführen, wenn es sich um ausgefallene Sonderwerkstücke handelt. Gleichzeitig konnten wir mit der neuen Anlage die Geschwindigkeit um etwa 50 Prozent steigern, denn ein Zyklus dauert nur 8 Minuten.

Ernesto Martin, Produktionsleiter bei Kaup

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