Die automatischen Beschickung von Bearbeitungszentren verspricht ein enormes Einsparpotenzial: Reduzierung von Nebenzeiten, Steigerung von Flexibilität und Autonomie bis hin zu mannlosen Schichten – alles Fakten, die Begehrlichkeiten bei der Erschließung letzter Rationalisierungspotenziale wecken. Dennoch sind Robotik-Sonderlösungen oftmals nicht gerade anwenderfreundlich, zudem teuer und wenig flexibel. Und: Sie können eine Komplexität in die Prozesse bringen, die der Anlagenverfügbarkeit wenig zuträglich ist und die Gesamtwirtschaftlichkeit im ungünstigen Fall sogar negativ beeinflusst. Genau aus diesem Grund hat sich Peter Kösters, Geschäftsführer von Kösters Maschinenbau, eine ganz spezielle Lösung ausgedacht: „Wir wollten eine vollautomatische Beschickungslösung mit Sechsachs-Roboter, die ohne jedwede Robotik-Kenntnisse zu bedienen ist. Gleichzeitig sollte die Roboterzelle eine bis dato nicht gekannte Flexibilität ermöglichen, die selbst die Bearbeitung von kleinsten Losgrößen erlaubt, was wiederum kürzeste Rüstzeiten voraussetzt.“

Um diese Vorgaben in die Praxis umzusetzen, stand eines von vorneherein fest: Der Anwender darf mit der Robotik nicht in Berührung kommen. Seine Aufgaben sollten sich auf einfachste Bedienschritte sowie auf die Bereitstellung von Rohteilen und den Abtransport der Fertigteile beschränken. Mit anderen Worten: Teachen und Programmieren müssen außen vor bleiben.

Wie Kösters Maschinenbau diese Anforderungen in die Praxis umgesetzt hat, zeigt die erste Prototypenzelle, die bei dem Kunststoffspezialisten ISO-Tech Kunststoff in Ahaus im Einsatz ist. Das Unternehmen zählt zu den führenden Herstellern und Verarbeitern thermoplastischer Kunststoffe. Zum Produktportfolio gehören Halbzeuge und Fertigteile, darunter Zahnräder, Rollen, Buchsen, Ringe, Hülsen und dergleichen mehr. 

Der Roboter ist auf einem stabilen Sockel direkt an der Zelle angeordnet. Mit seiner Reichweite von mehr als 1,7 Metern erreicht er alle Arbeitspositionen problemlos.

© Yaskawa Europe

Die bei ISO-Tech installierte Roboterzelle übernimmt die vollautomatische Beschickung eines Spinner-Bearbeitungszentrums, auf dem diverse Kunststoffteile gefräst werden. Die Losgrößen reichen hier von einem Dutzend bis hin zu Kleinserien mit mehreren Tausend Einheiten – die Variantenanzahl geht gegen unendlich. Der Ablauf in der Zelle ist wie folgt: Der Bediener legt die einzelnen Rohteile ungeordnet auf einer von drei Werkstückladen ab und schiebt diese voll bestückt in den Arbeitsbereich des Roboters. Ab jetzt übernimmt ein Sechsachser des Typs Motoman MH24 von Yaskawa vollautomatisch die Be- und Entladung des Bearbeitungszentrums. Der Grund, warum dieser Roboter ohne Programmierung und ohne Teachen seitens des Anwenders auskommt, befindet sich an der Zellendecke: Hier ist ein leistungsfähiges 2D-Bildverarbeitungssystem montiert, das über die eigenentwickelte Prozesssteuerung mit dem Yaskawa-Roboter kommuniziert. So erhält der Roboter die genauen Positionsdaten der Rohteile und kann die Teile selbsttätig der Reihe nach abgreifen.

Dieser Lösungsansatz war einer der entscheidenden Gründen für den Einsatz eines Sechsachsers von Yaskawa: „Für die reibungslose Kommunikation und Datenübermittlung zwischen Bildverarbeitung und Roboter mussten wir tief in die Steuerung des MH24 eingreifen. Bei Robotern anderer Hersteller wäre dies entweder gar nicht oder nur sehr umständlich möglich gewesen. Yaskawa bietet hier mit der DX200-Steuerung alle Möglichkeiten, um uns die Arbeit enorm zu erleichtern“, so Kösters.

Zurück zum Arbeitsablauf: Mit einem gegriffenen Kunststoffteil fährt der Roboter durch die geöffnete Beladetüre des Bearbeitungszentrums zur Werkstückaufnahme. Hier entnimmt er mit seinem Fertigteilgreifer ein komplett bearbeitetes Teil, dreht das Greifsystem um 180° und positioniert mit dem Rohteilgreifer ein unbearbeitetes Werkstück in der Aufnahme. Anschließend legt der Sechsachser das Fertigteil ab und holt sich ein weiteres Rohteil aus der Werkstückschublade. Während dieses Bearbeitungskreislaufes kann der Anlagenbediener hauptzeitparallel die beiden anderen Schubladen der Beladezelle bestücken. 

Umrüsten in weniger als zehn Minuten

Bei der Umrüstung sind lediglich die Backen des Roh- und Fertigteilgreifers auf die neuen Teileabmessungen einzustellen.

© Yaskawa Europe

Wie schnell die Anlage im Praxisbetrieb umzustellen ist, zeigt sich bei ISO-Tech immer dann, wenn ein Variantenwechsel ansteht. „Der Bediener muss lediglich die Abmessungen der neuen Teilevariante in das Grafikdisplay der Anlagensteuerung eingeben und die Greiferbacken des Roh- und Fertigteilgreifers mechanisch auf die entsprechenden Abmessungen einstellen.

Dank einer Schnellspannvorrichtung lässt sich diese Einstellung innerhalb weniger Minuten ausführen“, betont Kösters. Diese Flexibilität erlaubt die wirtschaftliche Bearbeitung von Losgrößen bis runter zu einem Dutzend oder noch weniger Teilen.

Was sowohl ISO-Tech als Anwender wie auch Kösters als Hersteller der Roboter-Beladezelle freut, ist die hohe Verfügbarkeit der Prototypenzelle. Ausfälle gab es bislang keine, sodass auch erwartete Nachbesserungen ausblieben. Trotzdem wird es noch kleine Optimierungen geben, ehe diese Anlage als Standardzelle an den Start geht. So soll etwa der Motoman MH24 bei künftigen Standardzellen durch den neueren Motoman GP25 ersetzt werden. Letzterer kommt aufgrund seiner sehr schlanken Bauweise und der innerhalb des Arms geführten Medienleitungen selbst mit beengten Platzverhältnissen bestens zurecht. Zudem ist das Handgelenk optimal gegen das Eindringen von Spänen geschützt.

Autor:
Ralf Högel ist freier Autor aus Stadtbergen.