Stahlzuschnitt mit Fingerspitzengefühl

Hydraulikzylinder von Liebherr kommen weltweit in der Erdbewegung, im Bergbau sowie in Kran- und maritimen Anwendungen zum Einsatz. In diesen Umgebungen sind Zuverlässigkeit, Langlebigkeit und eine konstante Leistung der eingesetzten Komponenten unerlässlich. Diese Anforderungen spiegeln sich bereits in der Produktion wider.

Am Gründungsstandort der Firmengruppe Liebherr in Kirchdorf an der Iller werden bereits seit Ende der 1950er Jahre unter dem Dach von Liebherr-Hydraulikbagger Hydraulikzylinder hergestellt. Im Jahr 2014 nahm Liebherr-Components Kirchdorf als eigenständiges Unternehmen den Betrieb auf. Hierzu wurden Hallen zur Produktion von Hydraulikzylindern im Kirchdorfer Ortsteil Oberopfingen errichtet. Mit dem Umzug im Jahr 2017 verblieben einige Unternehmensbereiche weiterhin am alten Standort.

Im Zuge einer aktuellen Werkserweiterung sollen nun alle Kompetenzen unter einem Dach vereint werden, darunter auch das Sägezentrum. In diesem wird Langgut aus Stahl in Form von Rundrohren und -stangen von bis zu 9 m Länge gekürzt und anschließend zu Zylinderrohren und Kolbenstangen weiterverarbeitet. Da das bestehende Sägezentrum am alten Standort allerdings nicht mehr den Anforderungen entsprach und auch nicht in den Neubau umziehen konnte, entschied sich Liebherr für ein neues Sägezentrum.

Offen für neue Lösungen

Bereits vor Projektbeginn mussten einige Gegebenheiten vor Ort berücksichtigt werden. Zu diesem Zeitpunkt war die Planung der neuen Hallen bereits fortgeschritten. So standen die Hallengröße sowie die Lage der Umbrüche und des Hochregallagers bereits fest. Das Sägezentrum musste somit möglichst optimal integriert werden.

Hinzu kam die Zeit als limitierender Faktor, da auch das Auszugsdatum aus der alten Produktionsstätte sowie die Inbetriebnahme des neuen Werks terminiert waren. Neben der Integration des Lagers und der Sägezelle in die bereits vorhandenen Gegebenheiten war das automatisierte Handling der unhandlichen und schweren Werkstücke eine zentrale Herausforderung. Dafür benötigte Liebherr Partner mit Kernkompetenzen in diesem Bereich. Involon konstruierte dabei die spezielle Greifertechnologie und entwickelte eine in der Lagerverwaltung integrierte Software. ABB Robotics lieferte die entsprechenden Robotik-Komponenten.

Bisher kam Robotik beim Hydraulikzylinder-Hersteller aus Kirchdorf an der Iller nur vereinzelt für Schweiß- oder Lackierarbeiten zum Einsatz. Eine robotergestützte Anlage dieser Größe war also ein großer Schritt, dessen Realisierungsmöglichkeit zunächst genau geprüft werden musste. Da die Anlage komplett automatisiert arbeiten sollte, waren robuste und ausfallsichere Roboter erforderlich, um Stillstände zu vermeiden.

Lager, Säge und Robotik arbeiten Hand in Hand

Die neue Anlage verfügt über zwei Sägeplätze, die von zwei ABB-Sechsachsrobotern vom Typ IRB 8700 bedient werden. Diese können bis zu 1,2 t Gewicht heben und sich je nach Gewicht und Größe der Rohre einzeln oder koordiniert im sogenannten MultiMove-Modus bewegen. Mit der Funktion MultiMove von ABB Robotics lassen sich bis zu vier Roboter sowie zusätzliche Geräte wie Werkstückpositionierer mit nur einer Robotersteuerung betreiben. Das reduziert den Hardwareaufwand und vereinfacht die Programmierung.

Das Sägezentrum ist direkt an das Hochregallager angeschlossen. Das Material ist hier als Langgut in Kassetten verstaut. Die Planung des Zuschnittes erfolgt mittels einer Optimierungssoftware, die mit dem Roboter vernetzt ist. Die passende Kassette wird dann ins Sägezentrum geleitet, wo ein Linienlaser erkennt, in welcher Höhe das Material gegriffen und wieder abgelegt werden muss.

Ein ABB-Roboter vom Typ IRB 7600 – montiert auf einer 19 m langen Verfahrachse vom Typ IRT 710 – nimmt den Zuschnitt aus der Säge und legt diese für den Weitertransport auf Paletten ab. Dabei stehen 17 Palettenplätze zur Verfügung. Darauf legt der Roboter Kanthölzer zur Ladungssicherung der runden Teile auf den vorbereiteten Paletten auf und bestückt die Paletten je nach Größe des Zuschnitts.

Nach dem Beschnitt geht das Reststück zurück ins Lager. Bisher wurden die übrigen Abschnitte in einem Reststückregal untergebracht. Die intelligente Lagerverwaltungssoftware sorgt nun jedoch dafür, dass auch Reststücke in den Kassetten abgelegt, erfasst und weiterverarbeitet werden können. Die Roboter bestücken die Kassetten nicht sortenrein, sondern nutzen den Raum in den Kassetten, was wiederum Platz im Lager spart und Abfälle reduziert.

Obwohl das Sägezentrum vollautomatisiert arbeitet, hat die Arbeitssicherheit höchste Priorität. Ein hauseigenes Monitoring-Tool von Involon speichert alle relevanten Roboter-Parameter. Zudem hat das Unternehmen die Anlage mit Kameras zur Fernüberwachung ausgestattet. Alle Roboter sind mit der zertifizierten Sicherheitssoftware SafeMove von ABB Robotics ausgestattet und die Anlage selbst ist von einem Zaun umgeben. Sobald dieser geöffnet wird, stoppen die Roboter automatisch. Die Ladezone ist mit einer zweistufigen Lichtschranke ausgestattet. So kann eine Säge weiterarbeiten, während bei den anderen Paletten der Austausch erfolgt oder Wartungsarbeiten durchgeführt werden.

„Sondermaschinenbau ist Forschung am lebenden Objekt“, erklärt Simon Bibiela, COO bei Involon Automation. „Jede Anlage ist einzigartig und die Begebenheiten vor Ort sind von Kunde zu Kunde unterschiedlich. Das macht jedes Projekt herausfordernd, aber zugleich auch spannend.“

Ein sanftes Händchen

Eine dieser Herausforderungen bestand auch in der Beschaffenheit des zu verarbeitenden Materials. Stahl ist ein schwerer Werkstoff und auf neun Metern Länge oft ungerade. Trotz der nötigen Kraft, um Stahlrohre zu bewegen, dürfen auf dem Material keine Griff-Riefen oder Beschädigungen zurückbleiben. Hinzu kommt, dass die Kassetten Störkonturen von lediglich bis zu 2 mm zulassen. Eine präzise Handhabung ist daher trotz der Ungenauigkeiten im Material entscheidend. Involon stattet die Roboter deshalb mit Magnetgreifern aus, die das Beschädigungsrisiko minimieren und über eine hohe Präzision verfügen.

Die Belegschaft ist erfolgsentscheidend

Um die Akzeptanz der neuen Anlage in der Belegschaft von Anfang sicher zu stellen, wurden die Mitarbeitenden von Liebherr schon in der Planungsphase ins Projekt einbezogen. So konnten sie ihre Bedenken äußern und ihr Know-how und ihre Erfahrungen einbringen. Auch im Abnahmeprozess waren sie stark involviert. Sie fühlen sich deshalb abgeholt und sind gut geschult im Umgang mit dem neuen Sägezentrum. Entsprechend hoch ist nun auch die Identifikation mit der neuen Anlage.

Nicht nur neu, sondern besser

Von der Planung bis zur Inbetriebnahme der Anlage vergingen 1,5 Jahre. Bibiela diese kurze Projektdauer auf direkte Abstimmungen – telefonisch und vor Ort –, kurze Wege und eine gute Zusammenarbeit zurück: „Wir haben von Anfang an auf Augenhöhe miteinander kommuniziert. Regelmäßige Abstimmungen helfen zudem, Probleme schnell zu erkennen und dann eine Lösung zu finden.“

Auch in Oberopfingen ist man mit dem neuen Sägezentrum sehr zufrieden. Im Umgang mit dem empfindlichen Material zeigt die automatisierte Anlage eine deutliche Verbesserung. Zudem ist die Fehlerquote gesunken. „Bei neuen Anlagen gibt es anfangs immer Stellschrauben, die man nachjustieren muss. Doch unterm Strich funktioniert mittlerweile alles zufriedenstellend”, berichtet Vanessa Hartmann, Leiterin des Bereichs Industrial Engineering bei Liebherr-Components Kirchdorf. „Wir haben hier nicht nur ein neues Sägezentrum, sondern eines, das deutlich besser und effizienter ist als das Vorgängermodell.“

Auch Frau Hartmann unterstreicht die gute Zusammenarbeit. „Alle Partner haben vom ersten Tag an vollen Einsatz gezeigt und waren absolut verlässlich, trotz des Zeitdrucks. Wir hatten 1.000 Fragen und bekamen auf alle davon eine gute Antwort.“ Am Standort in Kirchdorf an der Iller sind weitere Anlagen mit Automatisierung durch Roboter geplant.