Modernste Robotertechnologie, hochmoderne Verarbeitungsanlagen und ein umweltfreundlicher, gesunder und sicherer Geschäftsansatz werden normalerweise nicht mit der Gesteinsabbaubranche in Verbindung gebracht, aber bei JWQ (Johnson Wellfield Quarries) in Huddersfield haben Investitionen in neue Anlagen und der Wunsch, nachhaltigen, veredelten Naturstein zu produzieren, die Fähigkeiten dieses 150 Jahre alten Steinbruchs erheblich erweitert.
JWQ ist Teil der familiengeführten Myers Group, eines Konzerns, dessen Anfänge in den 1950er-Jahren liegen und der sich auf die Lieferung von Baumaterialien an den Bausektor konzentrierte. Die Geschichte des direkt vor Huddersfield liegenden Steinbruchs Johnson Wellfield reicht weit zurück, bis zur industriellen Revolution. Er wurde 1978 von der Myers Group übernommen, die seit langem intensiv und kontinuierlich in den Steinbruch investiert, bis zum heutigen Tag. Die jüngste Investition ist eine robotergestützte Bearbeitungsanlage mit 6-Achsen-Robotern von Stäubli und der neuesten Robotmaster CAD/CAM-Software, alles in das JWQ-Produktionssystem von CR Solutions mit Sitz in Rochdale integriert.
Im Laufe der Jahre war JWQ Lieferant für hochwertigen Sandstein, der in vielen hochkarätigen Anwendungen wie den Pflaster- und Verlegemaßnahmen im Paternoster Square in London und der hoch gelobten Restaurierung des St. George’s Square in Huddersfield verwendet wurde. Eine sich kürzlich bietende Gelegenheit, kunstvoll skulpturierte Sandsteinpflanzgefäße und Sitzeinheiten für die Umgestaltung des Tudor Square beim Rathaus von Sheffield in Verbindung mit der Renovierung des Crucible Theatre im Sheffield City Centre zu liefern, brachte John Myers zu der Überzeugung, dass radikales Umdenken hinsichtlich der Natursteinbearbeitung erforderlich war.
Um Verarbeitungsanlagen zu finden, die den Anforderungen des Unternehmens an die Gesteinsbearbeitung in einem breiten Formspektrum gerecht wird, führte JWQ Untersuchungen zu alternativen Produktionstechniken durch und kam zu dem Schluss, dass eine maßgeschneiderte 6-Achsen-Roboterlösung die beste Lösung wäre. Die Beratung durch CR Solutions lieferte zusätzliches Fachwissen und Leitlinien.
Der erste Kontakt mit Stäubli Robotics in Telford führte schnell zu einer Demonstration der Fähigkeit ihrer 6-Achsen-Roboter hinsichtlich der Gesteinsbearbeitung in den erforderlichen Formen und mit der erforderlichen Präzision. Ein Besuch in der hochmodernen Fabrik im französischen Haut Savoie überzeugte JWQ davon, dass Stäubli nicht nur als Roboterlieferant großes Interesse daran hatte, eine 6-Achsen-Maschine in geeigneter Größe zu liefern, sondern auch mit einem Projektteam arbeiten wollte, das entschlossen war, dieses anspruchsvolle Projekt zu einem Erfolg zu machen.
Während es andere proprietäre Lösungen für die Steinmetzbranche gibt, erforderten die vertraglichen Verpflichtungen des Sheffield-Projekts ein außergewöhnliches Engagement aller beteiligten Parteien und JWQ entschied sich für eine maßgeschneiderte Lösung von einem Team engagierter Lieferanten. Die Umwandlung von CAD-Zeichnungen in Anweisungen, die zur Bedienung eines Roboterarms verwendet werden können, ist ein Spezialgebiet und Robotmaster ist anerkanntermaßen führender Softwareanbieter für diese Umsetzung. Die einzelnen Steine für die Pflanzgefäße waren Kunstwerke ohne geometrische Form, und die für den Bearbeitungsprozess notwendigen Dateien waren so umfangreich, dass sie die Software an neue Grenzen brachten.
Bearbeitungsroboter sind der jüngste Neuzugang in dem großen Robotersortiment von Stäubli. Sie sind für die Hochgeschwindigkeitsbearbeitung geeignet. Eine Spindel kann direkt in den Unterarm des Roboters integriert werden. Der Spindelantrieb und alle dazugehörigen Dienstleistungen wie Kühlung und Schmierung können im Roboterarm vorgesehen und über den Roboterfuß mit den verschiedenen Versorgungseinrichtungen verbunden werden. Diese Bauweise gewährleistet eine Schutzklasse von IP65 für den gesamten Arm und IP67 für das Zangengelenk. Die Druckbeaufschlagungsoption kann bei Bedarf spezifiziert werden.
Die Software VAL HSM von Stäubli steuert den Roboterarm und verwaltet alle erforderlichen Funktionen. Mit der Software Robotmaster/Mastercam werden CAD/CAM-Daten importiert und übersetzt, 6-Achsen-Werkzeugpfade des Roboters werden in die Sprache VAL3 von Stäubli übernommen und optimiert, und darüber kann dann der Roboter gesteuert werden. Die hochentwickelte Software Robotmaster bietet die Möglichkeit, den Roboterarm so einfach zu programmieren wie eine CNC-Bearbeitungsmaschine und generiert automatisch die Werkzeugpfade, optimiert sie für den spezifischen Robotertyp und erkennt und vermeidet potenzielle Kollisionen mit einer vollständigen visuellen Simulation des Roboterbearbeitungsprozesses.
Tests an verschiedenen Materialien von legierten und rostfreien Stählen bis hin zu Inconel 600 und Aluminium haben die Genauigkeit und Wiederholbarkeit der Zerspanungsroboter von Stäubli nachgewiesen. Die Bearbeitung des Crosland-Hill-Gesteins unterscheidet sich nicht von anderen Materialien, da die Wahl der Werkzeuge für die erzielte Genauigkeit entscheidend ist.
Die Gesteinsbearbeitungsvorführung bei Stäubli überzeugte JWQ davon, dass Roboter Gestein bearbeiten und formen können. Drei RX270 6-Achsen-Roboter wurden komplett mit Robotmaster-Software bestellt. Die Konstruktion und der Bau der Multi-Roboterfertigungsanlage, der Bearbeitungsstationen sowie die Entwicklung der Spindel und der Werkzeuge wurden von den hauseigenen Teams der Myers Group durchgeführt. Die elektronische Integration wurde durch C R Solutions durchgeführt.
Die robotergestützte Bearbeitung hat zudem neue Möglichkeiten für die Oberflächentexturierung der Gesteinsoberfläche eröffnet, welche die Ästhetik erheblich verbessern und ein innovatives und ansprechendes künstlerisches Erscheinungsbild bieten. Die Texturen wären nur unter Schwierigkeiten oder vielleicht sogar überhaupt nicht mit einem anderen Herstellungsverfahren zu erzielen.
Interessanterweise nennt Shaun Berry, Unit Manager von JWQ, einen weiteren Vorteil, den die Bearbeitungsroboter seinem Unternehmen gebracht haben: „Eines meiner Hauptziele ist es, den Arbeitsplatz für unsere Mitarbeiter aufzuwerten. Traditionell haben Steinmetze in der Industrie gearbeitet, unter gefährlichen Bedingungen, und bei der Verwendung von Druckluftmeißeln können Vibrationsverletzungen entstehen. Die neue robotergestützte Anlage beseitigt diese Gefahren vollständig.“
Bearbeitungsroboter erschließen Stäubli neue Märkte, aber bereits die Vorteile Anpassungsfähigkeit und geringere Kosten gegenüber herkömmlichen CNC-Werkzeugmaschinen werden von Kunden geschätzt, die ihre Bearbeitungsfähigkeiten zukunftssicher machen wollen. Das Roboterprogramm von Stäubli wird kontinuierlich weiterentwickelt. Traditionelle Hochgeschwindigkeits- und Präzisionsroboteranwendungen in den Bereichen Pharma, Elektronik und Kunststoff werden auf Märkte ausgeweitet, die neu in der Robotik sind. Das Sortiment umfasst nun sowohl 4- als auch 6-Achsen-Roboter mit einer Umschlagsleistung von 1 bis 250 kg und einer Höchstreichweite von 3.210 mm. Neue Anwendungen werden kontinuierlich entwickelt, da die Benutzer die Vorteile erkennen, die aus einem umfassenden Verständnis und der Wertschätzung der vielfältigen Fähigkeiten dieser fortschrittlichen, benutzerfreundlichen Roboter resultieren.