Wie eine Fanuc Robodrill Glaskolben für Spritzen schleift

Ein Fanuc-Robodrill-Bearbeitungszentrum wurde umgebaut, um bei Hamilton automatisiert gläserne Kolben für Spritzenkörper einzuschleifen. Ein spezieller Messtaster war dafür ebenso erforderlich wie ein besonderer Greifer.

Berhard Foitzik
Fachjournalist in Neustadt

Was macht eine Robodrill-Fräsmaschine bei Hamilton, einem Hersteller von medizintechnischen Produkten? Sie schleift äußerst präzise Glaskomponenten. Gewisse Umbauten waren dafür erforderlich, und die hat das Laichinger Unternehmen Häberle Feinmechanik CNC-Technik GmbH vorgenommen.

Das US-amerikanische Unternehmen Hamilton stellt Produkte zum Dosieren kleinster Flüssigkeitsmengen her, beispielsweise Mikroliter-Spritzen, aber auch ganze Analysesysteme. Die Fertigung ist in Europa in Bonaduz im Schweizer Kanton Graubünden angesiedelt sowie im rumänischen Timișoara. Um die Produktion innovativer zu gestalten – und zum Beispiel die Spritzen kostengünstiger zu fertigen –, wurden manuelle Prozesse daraufhin abgeklopft, welche Schritte automatisiert werden können.

Umgerüstete Fanuc Robodrill fiel auf der Messe auf

Auf der Messe Grindtec in Augsburgfiel dem Produktionsverantwortlichen von Hamilton dann die kompakte Fanuc-Robodrill ins Auge, die von Häberle Feinmechanik CNC-Technik zur Schleifmaschine umgerüstet worden war. Mit ungewöhnlichen Schleifapplikationen, unter anderem zum Schleifen von Hartmetall, hatten die Laichinger bereits ihre Erfahrungen gemacht.

Für Hamilton ging es nun darum, etwas zu automatisieren, das bisher nur mit größtem Fingerspitzengefühl zu erledigen gewesen war, das Einschleifen von Glaskolben in einen Glaskörper. Soll heißen: Der Kolben wird mit Säure und Stoß-Drehbewegungen so genau in den Glaskörper eingearbeitet, dass der Kolben sauber läuft, die Spritze aber auch dicht ist.

Jede Spritze wird geprüft, bevor sie die Produktion verlässt. Die Einsatzgebiete sind vielfältig: Die Spritzen werden hauptsächlich für die exakte Dosierung kleinster Volumen im Labor eingesetzt, in der Gaschromatografie, in der Spezialitätenchemie oder bei Plasmaanalysen.

Für diesen delikaten Arbeitsschritt hat die Robodrill-Maschine von Fanuc nun Standardprozesse in der manuellen Fertigung abgelöst. „Mittlerweile schleift man sogar Gewinde- und Bajonettverschlüsse direkt aufs Glas“, berichtet Gerd Häberle, einer der beiden Geschäftsführer von CNC Häberle. Dabei bleibt eine Grundforderung an die funktionale Glasoberfläche immer gleich: Sie soll flach und plan sein mit einer guten Oberflächenstruktur.

Robodrill läuft bei Hamilton rund um die Uhr

Die Basis dafür ist eine Robodrill α-D14LiB5, die über ein Häberle-Ladesystem WKM/3 beschickt wird. Die „14“ steht für die Zahl der Werkzeugplätze. In der L-Version hat die Robodrill einen Arbeitsraum X-Y-Z von 700 mm x 400 mm x 330 mm. Als Steuerung dient die aktuelle Fanuc-CNC 31i Model B5.

Die Robodrill läuft bei Hamilton rund um die Uhr. Etwa 400 Glaskörper werden damit pro Tag bearbeitet. Die Erfahrungen mit dem Schleifen von Hartmetall kamen Häberle bei der Hamilton-Maschine zugute, denn die Schnittwerte von Hartmetall und Glas sind ähnlich. Eingesetzt werden Diamantschleifscheiben. Sechs unterschiedliche Schleifscheiben im Werkzeugmagazin reichen aus, jedenfalls für das derzeitige Produktspektrum.

Auch beim Glasschleifen ist der Staub hinderlich. Für die kleine Robodrill wurde deshalb eine relativ große Kühlmittelanlage mit einem Volumen von (350/700 l) installiert. Häberle: „Das Volumen an Kühlemulsion brauchen wir zum einen, um den Schleifstaub aus der Maschine zu bringen, zum anderen wirkt das große Volumen auch Temperatur-ausgleichend.“ Hier stand vor allem die fünfte Achse im Blickpunkt, deren Temperaturgleichgewicht für die Qualität des Schleifergebnisses wichtig ist. Häberle ergänzt: „Am besten ist es, die Maschine kontinuierlich laufen zu lassen.“

Vor dem Schliff wird für jeden Glaszylinder in der Maschine ein Nullpunkt aufgenommen. Während man bei der Robodrill als Fräsmaschine den Messtaster eher aus dem Werkzeugmagazin einwechseln würde, hat man bei der Maschine für Hamilton einen Renishaw-Messtaster fest am Z-Ständer installiert. Damit, so Häberle, eliminiere man Fehler beim Ein- und Auswechseln – auch wenn es vielleicht nur um ein paar Hundertstel Millimeter geht. Je nach Werkstück sind unterschiedliche Schleifaufgaben zu erledigen. In der Hauptsache sind es Gewindeschleifen, Trennen und Trennschleifen, Ablängen, das Schleifen von Flanschen oder Sechskantformen sowie Formschliffe. Für Häberle liegen die Verbesserungspotenziale in den Schleifprogrammen, beispielsweise bei Schwenkbewegungen oder einem Wechsel der Schleifscheiben: „Eine Wegoptimierung kann und muss für jedes Werkstück vorgenommen werden.“

Barcode begleitet jeden Auftrag

Eine Spezialität der Maschine ist die auftragsbezogene Codierung der Teilechargen. Dieser Barcode „begleitet“ den Auftrag bis zur Auslieferung. Beim Beladen der Robodrill mit den Rohlingen wird der Barcode gescannt und in der Maschinensteuerung das entsprechende Programm geladen. Das, so Häberle, sei aber die einzige Modifikation der Steuerung.

Die Kassetten als Werkstückträger gehören zu der von Häberle entwickelten Standardlösung zum Be- und Entladen der Maschine. Statt einer Seitenwand wird die als Paternoster arbeitende Einheit montiert. Ein eigener Antrieb ist nicht erforderlich. Die Achsen der Robodrill übernehmen die Bewegung. Häberle: „Diese Lösung ist nicht nur einfach und günstig, sondern auch prozesssicher.“

Beim Stichwort „prozesssicher“ muss über Glasbruch gesprochen werden. Spannungen in einem Glaskörper oder ein übereifrig zupackender Greifer können zu Bruch führen. Fasst der Greifer ins Leere oder findet der Messtaster kein Objekt, wird der normale Zyklus verlassen und ein Reinigungsprogramm gestartet. Da leuchtet auch der senkrecht auf der fünften Achse stehende Greifer ein, der um 90° geschwenkt werden kann, so dass eventuell zurückgebliebene Glasreste herausfallen. Nach den guten Erfahrungen mit der ersten Maschine ist nun eine zweite Robodrill zum Schleifen im Einsatz.

www.fanuc.eu
https://haeberle.com

Spezielle Glasspritzen

Klassiker der Hamilton-Produktion ist die Laborspritze „701 N“, ein Produkt der ersten Stunde. Sie wird zum Beispiel genutzt, um kleinste Probenmengen in ein Analysegerät einzuführen. Die 701 N hat einen Glaskörper und einen Metallkolben. Andere Spritzen bestehen aus einem Glaskörper und einem Glaskolben. Kunststoffteile gibt es nicht: Die Spritzen sollen inert gegenüber den damit aufgezogenen Flüssigkeiten sein.

Das gesamte Programm des Herstellers umfasst heute etwa 1500 Katalogprodukte, Spezialitäten nicht mitgerechnet.

www.hamiltoncompany.com