Kaspar Lüther, ein Spezialist für technisch anspruchsvollen Zinkdruckguss in Kleinserien, stand vor der Herausforderung, zwei aufeinanderfolgende CNC-Drehoperationen auf unterschiedlichen Durchmessern durchzuführen, wobei das Bauteil auf dem Bearbeitungsmaß und nicht auf dem Rohteilmaß übergeben werden musste. Das Rohteilmaß bezeichnet die Maße des Bauteils direkt nach der ersten Fertigung oder dem Guss, also bevor es bearbeitet wurde. Das Bearbeitungsmaß hingegen ist das Maß des Bauteils nach einer ersten Bearbeitung, das für die nächste Fertigungsschritte benötigt wird. Die Übergabe des Bauteils auf dem Bearbeitungsmaß ermöglichte eine präzisere Weiterbearbeitung, da das Bauteil bereits die erforderlichen Toleranzen für den nächsten Bearbeitungsschritt aufwies. Darüber hinaus gab es keine Maschinen-Schnittstellen wie OPC UA oder SPS-Verbindungen, was die Integration erheblich erschwerte. Zudem war der Platz für konventionelle Roboterzellen stark begrenzt, was die Nutzung einer traditionellen Lösung unmöglich machte. Ein weiteres zentrales Element war das hohe Maß an Prozesssicherheit: Späne, Öl und Maßtoleranzen mussten während des gesamten Prozesses robust gehandhabt werden, um eine fehlerfreie Produktion zu gewährleisten.
Kasper Lüther suchte nach einer Lösung, die die vorhandenen Bearbeitungsmaschinen nahtlos integriert – ohne Eingriff in deren Steuerungstechnik. Hinzu kamen mechanische Restriktionen: begrenzter Aufstellplatz und ungewöhnliche Geometrien der Arbeitsräume erschwerten die Umsetzung einer konventionellen Roboterzelle.
Richtig greifen
Die maßgeschneiderte vollautomatisierte Lösung für den zweistufigen CNC-Drehprozess, die sich nahtlos in die bestehende Maschinenumgebung integrierte, entwickelte letztendlich Robco. Deren Herzstück ist eine Roboterzelle mit speziell konstruierten, werkstückspezifischen Greiferfingern, die über induktive Sensoren zur Teileerkennung verfügen. Diese Sensoren gewährleisten, dass nur korrekt übergebene Teile weiterverarbeitet werden, und fehlerhafte Übergaben werden automatisch erkannt.
Da die Maschinen keine standardisierten Schnittstellen aufwiesen, wurde die Maschinenbedienung über pneumatisch angesteuerte Button-Pusher realisiert. Diese Button-Pusher aktivieren die Maschinen durch extern montierte Taster. Zusätzliche Sensoren überwachen die korrekte Ausführung der Befehle an der Maschine, um sicherzustellen, dass alle Prozesse reibungslos ablaufen. In der Intralogistik ist die Maximierung der Lagerkapazität entscheidend. Kompakte Sensoren spielen dabei eine Schlüsselrolle: Höchste Leistung in kompakter Bauform schafft mehr Platz für die Ware, denn die Technik macht sich klein. ‣ weiterlesen
Intralogistik: Neue Baumer ToF-Sensoren machen sich klein
Eine indirekte Prozessüberwachung erfolgt durch Logik- und Timing-Kontrollen. Sollte das Spannen der Bauteile nicht im erwarteten Zeitrahmen erfolgen, wird der Vorgang sofort abgebrochen, um Fehlfunktionen zu verhindern und die Qualität des Prozesses sicherzustellen.
Die eingesetzten Roboter sind modular skalierbar und nutzen integrierte Achsantriebe mit hohem Drehmoment bei niedriger Aufbauhöhe. Diese Antriebe sind besonders für beengte Zellenumgebungen geeignet, wie sie hier vorliegen. Die Steuerung der gesamten Zelle erfolgt über die Robco-eigene Softwareplattform, die eine nahtlose Integration der Robotertechnik in die Gesamtsteuerung ermöglicht. Zudem synchronisiert sie die Handhabungs-, Prüf-, und Reinigungsprozesse mit den Bearbeitungsschritten der CNC-Maschinen.
Implementierung, Inbetriebnahme und Service
Die Umsetzung war in drei Phasen gegliedert. In der Softwareimplementierung wurde der gesamte Ablauf – vom Greifen des Rohlings, über Ablage, Zwischenspannen und Reinigen, bis hin zur Endablage – als sequenzieller Flow programmiert. Um die kurzen Taktzeiten einzuhalten, wurden parallelisierbare Schritte gezielt genutzt, etwa die gleichzeitige Bearbeitung und Reinigung. Die Bediensoftware erlaubt es dem Anwender, künftig eigenständig Formate zu wechseln oder neue Prozesse einzurichten, ohne externe Programmierung. Digitale Souveränität in der Automation: Fraunhofer IOSB-INA entwickelt einen KI-Assistenten für die SPS-Programmierung. ‣ weiterlesen
Automatisierung neu gedacht
In der Inbetriebnahmephase erfolgte der Aufbau der Zelle an den bestehenden Maschinen. Große Sorgfalt wurde auf die Abstimmung zwischen Roboterbewegungen, Greifkraft, Bauteiltoleranzen und Spannverhalten gelegt. Umfassende Tests mit Serienteilen, Toleranzanalysen und mechanische Feinanpassungen stellten sicher, dass die Anlage stabil und prozesssicher arbeitet.
Service und (Fern-)Wartung
Ein wesentlicher Vorteil des Systems ist die Offenheit der Softwareplattform: Sie ermöglicht es den Kunden, einfache Anpassungen selbst vorzunehmen, wie zum Beispiel das Anlernen neuer Teile oder das Anpassen bestehender Formate, um flexibel auf Änderungen im Produktionsprozess zu reagieren. So können auch kleinere Anpassungen jederzeit ohne externe Unterstützung erfolgen. Bei umfangreicheren Änderungen oder spezifischen Prozessveränderungen können die Kunden auf Robco zurückgreifen, um Unterstützung zu erhalten.
Darüber hinaus bietet Robco standardmäßig einen Fernwartungszugang, über den sowohl Software-Updates als auch Diagnosen durchgeführt werden können. Kunden haben jederzeit die Möglichkeit, Log-Dateien zu exportieren oder Remote-Support-Anfragen zu stellen. Das System ist so konzipiert, dass viele mechanische Komponenten leicht zugänglich sind, wodurch kleinere Eingriffe direkt vor Ort möglich werden. Ersatzteile wie Greiferfinger werden mitgeliefert und sind auch als Zeichnung zum Nachbau verfügbar. Für besonders kritische Prozesse empfiehlt sich ein Servicepaket, das regelmäßige Wartungschecks und Remote-Zugänge umfasst, um eine kontinuierliche Prozesssicherheit zu gewährleisten und den störungsfreien Betrieb zu sichern.
