Industrielle Automation 3/2015

STEUERN UND ANTREIBEN

STEUERN UND ANTREIBEN Robotertechnik für Klein und Groß Flexible Komplettlösung optimiert Hartdrehprozess und steigert Produktionsumsatz Dieter Pletscher Um langfristig wettbewerbsfähig zu bleiben, müssen Unternehmen nicht nur innovativ sein, sondern auch optimale Produktionsabläufe schaffen. Denn von ihnen hängt ab, wie effizient, flexibel und schnell Arbeitsprozesse durchgeführt werden können. Eine Lösung bietet ein Leichtbauroboter eines dänischen Unternehmens, der in einem Betrieb die Bestückung einer CNC-Maschine automatisiert. Welche Vorteile das mit sich bringt, lesen Sie hier. 01Die Roboter eignen sich für Prozesse wie Verpacken, Palettieren, Montage und Pick & Place Fries Maschinenbau, ein klassischer Zulieferer von Dreh- und Frästeilen für die Industrie, ist als kleines Unternehmen stets einem steigenden Kostendruck ausgesetzt. Aus diesem Grund ist Firmengründer Anton Fries darum bemüht, seine Produktionsmethoden immer effizienter und Arbeitsprozesse für seine zehn Mitarbeiter angenehmer zu gestalten. An einen bestimmten Prozess dachte er dabei schon länger: Die Bestückung einer CNC-Maschine. Diese erfolgte bisher manuell in einer kurzen Taktzeit von 25 bis 45 s mit variierenden Stückzahlen. Ähnlich geht es anderen kleinen und mittelständischen Unternehmen: Steigender Kostendruck und schwankende Nachfragen stellen sie vor die Herausforderung, ihre Produktionen flexibler zu gestalten. Die Lösung liegt darin, besonders monotone Fertigungsschritte zu automatisieren und die freigewordene Arbeitskraft mit anspruchsvolleren Tätigkeiten zu betrauen. Das spart zeitliche sowie finanzielle Ressourcen und ermöglicht gerade kleinen Firmen wettbewerbsfähig zu bleiben. Leichtbauroboter mit integriertem Sicherheitsmodus Systemintegrator Klaus Volland von Inex Werkzeugmaschinen empfahl Fries einen sechsachsigen Leichtbauroboter des dänischen Herstellers Universal Robots. Die Modelle UR5 und UR10 wiegen nur 18 bzw. 28 kg und verfügen über eine Reichweite von 85 bzw. 110 cm sowie eine Hebekraft von fünf bzw. zehn kg. „Ein Vorteil ist der integrierte Sicherheitsmodus der Roboter. Denn damit dürfen sie je nach Anwendung und unter bestimmten Bedingungen ohne Schutzzaun in nächster Nähe zum Menschen arbeiten. Im Gegensatz zu großen Robotern eignen sich die kleinen UR-Roboter daher auch für den Einsatz in kleinen und mittleren Produktionen mit beschränkten Platzverhältnissen. Eine Risikoanalyse ist jedoch im Vorfeld erforderlich“, erklärt Volland. Dank ihrer intuitiven Benutzerführung können auch ungeübte Mitarbeiter die Roboter schnell bedienen. Damit erfüllten die Leichtbauroboter bereits eine wesentliche Voraussetzung für Anton Fries, für den Robotertechnologie ein völlig neues Feld war: „Roboter waren für mich bisher vor allem teuer und erforderten Spezialwissen – einen Mitarbeiter mehrere Wochen auf Schulung zu schicken, um den Roboter bedienen zu können, hätte ich mir nicht leisten können.“ Zudem sollte die Roboterlösung leicht transportabel sein, um in dem kleinen Betrieb an verschiedenen Maschinen eingesetzt werden zu können. Das Greifwerkzeug Dieter Pletscher, Area Sales Manager DACH bei Universal Robots 56 INDUSTRIELLE AUTOMATION 3/2015

02 Mit einem Arbeitsradius von bis zu 1 300 mm bietet der UR10 eine hohe Effizienz bei Aufgaben, die eine größere Arbeitsfläche erfordern sollte so gestaltet sein, dass eine Vielzahl an Bauteilen aufgenommen werden kann: „Wir entschieden, dass eine kompakte Komplettanlage, in die der Roboter integriert wird, die Lösung für unsere Ansprüche darstellt“, erklärt Anton Fries. Optimale Ansteuerung und schnelle Umrüstung Für die Entwicklung der Konstruktion wurde das Konstruktionsbüro Juka mit an Bord geholt, das die Gestaltung in CAD übernahm. Gleichzeitig testeten Systemintegrator Volland und Anwender Fries den Roboter auf verschiedene Aufgaben und Anwendungen hin. Seit Mai 2013 ist die nur Eurogitterbox große Komplettlösung Rohan im Einsatz. Zwei Vorratsschubladen mit Ladungsträgern für die jeweils zu handelnden Werkstücke sind auf einem Palettensystem befestigt. Darauf montiert ist der Roboterarm UR10, der wahlweise mit einem Einfach- oder Doppelgreifer mit integrierter Mikroventilinsel ausgestattet ist. So können die Werkstücke optimal angesteuert werden. Über ein Schnellwechselsystem lassen sich die Greiferbacken oder auch ein Parallelgreifer in wenigen Sekunden auf einen Dreibackengreifer umrüsten. Elektroleitungen und Schläuche werden im Roboter verbaut und sind weniger verschleißanfällig im Vergleich zu einer Montage außen. „Rohan ist eine steckerfertige, CE-konforme Komplettlösung, die sofort für verschiedene Einsatzgebiete, zum Beispiel für Induktivhärteprozesse oder bei Montageaufgaben, in Betrieb genommen werden kann. Je nach Größe und Gewicht der zu bearbeitenden Roh- oder Fertigteile kann der Robotertyp UR5 oder UR10 integriert werden“, erläutert Klaus Volland. Flexibler Einsatz an mehreren Maschinen Bei Fries Maschinenbau ist die Komplettlösung aktuell an einer CNC-Maschine im Einsatz und handelt dort einen Hartdrehprozess. Der Roboter nimmt dabei mit einem Doppelgreifer Drehteile von den Ladungsträgern auf, fährt zu einer Umgreifstation, um in die richtige Position zu gelangen. Von dort fährt er geradeaus nach vorne in die CNC-Maschine, deren Schiebehaube sich automatisch öffnet, und spannt das Teil zwischen die Drehbankspitzen der Maschine. Anschießend fährt der Roboter wieder heraus, die Schiebehaube schließt sich. Dann holt sich der UR10 das nächste Drehteil von den Ladungsträgern und der Prozess beginnt erneut. Vor dem Einspannen des neuen Teils holt der Roboter das bereits bearbeitete Bauteil heraus und legt dann erst das neue ein. Alle sicherheitsrelevanten Befehle der CNC-Maschine werden dabei über den Roboter abgefragt und kommuniziert. Dasselbe gilt für die Greifer. „Der Roboter unterstützt uns beim Bearbeiten von Stückzahlen zwischen 500 und 1 000. Da der UR10 aber so einfach umzuprogrammieren ist und effizient arbeitet, setzen wir ihn auch bei sehr kleinen Serien von nur etwa 50 Stück ein“, erklärt Anton Fries. „Innerhalb weniger Stunden haben meine Mitarbeiter gelernt, den Roboterarm zu programmieren und zu bedienen“, freut sich Anton Fries, der inzwischen darüber nachdenkt, weitere Roboter zur Optimierung von Bearbeitungsprozessen anzuschaffen. „Der Mitarbeiter, der früher die CNC- Maschine bedient hat, kümmert sich heute um weitere Maschinen, ohne in Stress zu geraten. Außerdem kann er sich auf die Qualitätskontrolle konzentrieren.“ Dank der Komplettanlage konnte Anton Fries zudem seine Produktivität steigern. In spätestens zwei Jahren haben sich damit die Kosten für die gesamte Anlage amortisiert. www.universal-robots.de Live-Demonstration auf der Hannover Messe Auf der Hannover Messe 2015 stellte Universal Robots erstmals seinen neuen Roboterarm vor. Der UR3 soll der weltweit flexibelste, kollaborierende Leichtbau-Tischroboter sein, der direkt neben dem Menschen arbeiten kann. „Mit nur 11 kg Eigengewicht, hat er gleichzeitig eine Traglast von 3 kg, eine 360°-Rotation an allen Drehgelenken sowie eine endlose Rotation an der Werkzeugschnittstelle“, erläutert Dieter Pletscher die einzigartigen Funktionen. Der Roboter eignet sich für leichte Montageaufgaben und automatisierte Werkbankszenarien in unterschiedlichsten Anwendungen. Seine unkomplizierte Programmierung macht es zudem noch einfacher, zwischen verschiendenen Fertigungsaufgaben zu wechseln. „Mit dem UR3-Roboter werden Endanwender in der Lage sein, Robotik für Branchen einzusetzen, in denen Automation bisher noch nicht möglich war“, resümiert Dieter Pletscher abschließend. Die Redaktion traf Dieter Pletscher, Area Sales Manager DACH bei Universal Robots auf der diesjährigen Hannover Messe. INDUSTRIELLE AUTOMATION 3/2015 57