Die Software macht den Unterschied

Drei Beispiele für einen effizienten Roboter-Einsatz

Roboter sind heute unver­zicht-bare Helfer in Industrie und Handwerk. Sie allein machen jedoch noch keine erfolgreiche Anwendung aus. Neben an den jeweiligen Prozess angepassten Greifern, Werkzeugen und intelligenten Sensortechniken kommt insbesondere der Software eine immer höhere Bedeutung zu – wie die folgenden Beispiele zeigen.

Steter Tropfen höhlt den Stein – dieses Prinzip nutzt die Firma KMT Robotic Solutions mit ihren Hochdruck-Wasserstrahlschneidsystemen. Während konventionelle Hochdruck-Wasserstrahlanlagen in Portalbauweise nur plane Schnitte aus plattenförmigen Materialien ermöglichen, ist das Unternehmen aus Wetzlar in der Lage, auch komplexe räumliche Geometrien zu bearbeiten. Möglich wird dies durch den Einsatz hochflexibler Industrieroboter.

Mit Drücken bis zu 4100 bar tritt bei den Anlagen von KMT ein nur wenige Zehntelmillimeter dünner Wasserstrahl aus der robotergeführten Düse. Die Austrittsgeschwindigkeit erreicht dabei das Zwei- bis Dreifache der Schallgeschwindigkeit. Damit verbunden ist eine sehr hohe kinetische Energie, die den Wasserstrahl zu einem schnell, präzise und wirtschaftlich arbeitenden Schneidwerkzeug macht. Die Trennschnitte erfolgen staubfrei und ohne thermische oder mechanische Beeinträchtigung der zu bearbei-tenden Materialien. Vor allem beim Zuschneiden komplex geformter Schall-Isolationen, von Dachhimmeln, Bodenteppichen und Kofferraum-Auskleidungen aus Textilien oder Kunststoffen, aber auch beim Bearbeiten von Heckklappen aus faserverstärkten Kunststoffen, wie SMC (Sheet Molding Compound), hat sich das Verfahren etabliert.

Je nach Aufgabenstellung und Größe der zu bearbeitenden Bauteile installiert KMT bis zu vier Sechsarm-Industrieroboter vom Typ IRB 2400 des Herstellers ABB in eine Roboterzelle. Die hängend montierten Roboter haben störkonturfreien Zugang zu allen Oberflächen der zu bearbeitenden Bauteile. Optional lassen sie sich auch an einer zusätzlichen Linearachse über dem Arbeitsbereich anbringen, um auch größere Bauteile bearbeiten zu können.

Wie bei allen Roboteranwendungen ist auch bei KMT die Programmierung das A&O für einen effizienten Robotereinsatz. Mussten Anwender früher noch profunde Kenntnisse in komplizierten Programmiersprachen zum Codieren von Robotersteuerungen haben und viel Zeit in das Programmieren der Bewegungsbahnen investieren, so reicht bei den von KMT eingesetzten Robotern heute einfaches „Teachen“. Das heißt: Der Verarbeiter führt den Roboterarm von Hand an die wichtigsten Stützpunkte des zu bearbeitenden Bauteils und gibt an den einzelnen Bearbeitungspositionen die jeweils erforderlichen Arbeitsanweisungen ein. Auf Basis dieser Daten generiert die Software dann selbstständig das zugehörige Steuerungsprogramm.

ABB 

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Kooperierende Roboter ermöglichen deutlich kürzere Bearbeitungszeiten beim 3D-Hochdruck-Wasserstrahlschneiden.

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Kooperierende Roboter ermöglichen deutlich kürzere Bearbeitungszeiten beim 3D-Hochdruck-Wasserstrahlschneiden.

So einfach und elegant die Methode auch ist – sie hat einen entscheidenden Nachteil: Während des Teachens kann der Roboter nicht produzieren. Deshalb setzt KMT hier auf Offline-Programmierung. Das heißt: Während der reale Roboter weiter produziert, erstellt der Bediener am PC rein virtuell das nächste Anwendungsprogramm auf Basis vorhandener 3D-CAD-Daten. Zudem kann er das Programm vor dem Einspielen in die reale Robotersteuerung anhand umfangreicher Simulationen auf eventuelle Fehler prüfen und diese beseitigen. Das führt laut Frank Thorn, Geschäftsführer bei KMT Robotic Solutions, zu einer deutlich höheren Maschinen- und Anlagenausnutzung, zu niedrigeren spezifischen Anlagenkosten, kürzeren Programmierzeiten und einer präziseren Produktionsplanung. Weiter speichert die Software optional alle aktuellen Produktions- und Anlagendaten der Roboterzelle. Dieser Aspekt gewinnt heute im Rahmen des Qualitätsmanagements und der Rückverfolgung von Aufträgen immer mehr an Bedeutung.

Beim 3D-Wasserstrahlschneiden kommt es aber nicht nur auf das Führen der Düsen an. Die zu bearbeitenden Werkstücke müssen zudem auf geometrisch angepassten Schneidaufnahmen fixiert sein. Diese Schneidaufnahmen entwickelt, optimiert und fertigt KMT auf Basis der vom Kunden bereitgestellten 3D-CAD-Produktdaten.  Auch dabei helfen umfangreiche Simulationen an virtuellen Schneidaufnahmen, wertvolle Zeit zu sparen und kostenintensive Nacharbeit an den realen Modellen zu vermeiden. Weiter ermittelt KMT die späteren Produktionsdaten, Zykluszeiten sowie optimalen Bearbeitungswinkel und stellt sie dem Kunden als CAD-File zur Verfügung.

1. Teil: Drei Beispiele für einen effizienten Roboter-Einsatz
2. Teil: Kleinteile-Zuführung mit integrierter Qualitätskontrolle
3. Teil: Roboter im Handwerk