Als OEM hat sich die Firma Gronbach auf die Entwicklung und Fertigung technischer Baugruppen beziehungsweise kompletter Produkte spezialisiert, die international an über 500 verschiedene Kunden – von Großkonzernen bis zu Start-ups – vornehmlich aus der Hausgerätebranche geliefert werden, zum Beispiel Kaffeemaschinen, Induktionskochfelder oder Dampfgarer. Darüber hinaus zählen die Branchen Gastro, Medizin, Automotive und Consumer Goods zum Kundenkreis. Der Produktions- und F&E-Standort Niederndorf in Tirol mit rund 200 Mitarbeitenden hat für die Gronbach-Gruppe große Bedeutung, wenn es um die Gesamtentwicklung von Produktlösungen geht – hier laufen die Fäden hinsichtlich Mechanik, Elektrik, Elektronik, Software et cetera zusammen. Ein eigenes Expertenteam widmet sich der Forschung und der kundenspezifischen Entwicklung von Geräten und Baugruppen. Für die intensive Qualitätskontrolle eines neuen Kaffeemahlwerks setzten die Entwicklungstechniker zur Verbesserung der Prozesse in einem Testaufbau auf die Unterstützung durch den Kuka-Cobot ‚LBR iisy‘.

Mit der Eigenmarke ‚Ligre‘ tritt Gronbach nun selbst als Hersteller von High-End-Maschinen für die Kaffeezubereitung in den Markt ein. Eines der ersten Produkte, die aktuell auf den Markt kommen, ist neben einer Espressomaschine die Kaffeemühle ‚Ligre siji‘. Völlig neuartig bei einer Kaffeemühle des Consumer-Segments ist die grammgenau voreinstellbare Kaffeemenge, die gemahlen werden soll. Für die Qualitätssicherung haben sich die F&E-Experten des Unternehmens entschlossen, diese Neuentwicklung einer intensiven Qualitätskontrolle durch eine Testreihe zu unterziehen.

Die zugrundeliegende Annahme war, dass mit der Kaffeemühle bei einer Lebensdauer von rund zehn Jahren etwa 500 kg Kaffee gemahlen beziehungsweise verarbeitet werden. Um langfristig korrekte Wiegeergebnisse unter verschiedenen Einsatzbedingungen für die Gesamtmenge von einer halben Tonne Kaffee zu ermitteln, war es erforderlich, eine Methode anzuwenden, die nicht nur eine radikale Beschleunigung ermöglicht, sondern auch eine enorme Wiederholgenauigkeit aufweist. Schließlich sollten die Ergebnisse belastbar sein und die gewonnenen Erkenntnisse in zukünftige Weiterentwicklungen und Verbesserungen einfließen.

Wirtschaftliche Qualitätskontrolle

55.000 Mal Mahlen und Wiegen: Der ‚LBR iisy‘ von Kuka unterstützte die Entwicklungsingenieure von Gronbach bei der Qualitätskontrolle eines neuen Kaffeemahlwerks.

© Kuka

Eine wirtschaftliche Qualitätssicherung durch einen Testaufbau konnte nur mittels Automatisierung durch Roboter erfolgen. Der Weg zu Kuka gestaltete sich kurz, da am Standort Niederndorf bei Kufstein bereits mehrere Industrieroboter im Einsatz sind.
Mit der maximalen Traglast von 3 kg ist der Cobot ‚LBR iisy‘ zwar im konkreten Fall nicht ausgelastet, doch „für mögliche weitere Anwendungen und Prozesse ist es gut zu wissen, dass Luft nach oben ist“, sagt Alexander Fahringer, der überzeugt ist, mit diesem Initialprojekt zu zeigen, dass insbesondere kollaborierende Roboter zukünftig in Entwicklungsabteilungen, wie beispielsweise im Qualitätsmanagement, einen festen Platz haben. Kuka bietet die Cobots mit maximalen Traglasten bis 15 kg und Reichweiten zwischen 760 und 1.300 mm an.

Test in sechs Schritten

Für den eigentlichen Test der Qualitätssicherung wurde ein Zeitraum von zwei Monaten anberaumt, in dem der Cobot als Aufgabe 55.000 Kaffee-Mahl- und Wiegevorgänge vollautomatisiert durchführen sollte. Jeder Vorgang erfolgte in sechs identischen Schritten: Tarieren des Siebträgers auf der Präzisionswaage, Greifen des Siebträgers und Fahrt in die Kaffeemühle, Entkoppeln des Siebträgers und Warten auf das Ende des Mahlvorgangs, Aufnehmen des gefüllten Siebträgers und Fahrt zur Waage, Entkoppeln und Speichern des Waagenwerts in der Datenbank, Aufnahme des Siebträgers, Entleerung und wiederum Ablegen auf der Waage.

Durch die Mensch-Roboter-Kollaboration dank Teach-Button ist die Programmierung einfach: »Man kann den kollaborierenden Roboter mit der Hand führen und ihm so die gewünschten Aufgaben wie Bewegungen und Wartezeiten et cetera ganz einfach durch Tastendruck beibringen«, betont Michael Reindl, Account Manager bei Kuka, die Benutzerfreundlichkeit des Roboters. Dank der intuitiven Handhabung bietet der Roboter flexible Einsatzmöglichkeiten und kann sowohl von Automatisierungsexperten als auch von Robotik-Einsteigern rasch und sicher in Betrieb genommen und bedient werden.

Mehrere Millionen Zyklen

»Insbesondere der kleine LBR iisy Cobot, also die Variante mit einer Traglast von bis zu 3 kg, aber auch die größeren Typen, sind prädestiniert für das Abarbeiten von eher einfachen, eintönigen und oftmals zu wiederholenden Handling-Tätigkeiten in unmittelbarer Umgebung von anderen Mitarbeitenden mit höchster Sicherheit«, gibt Michael Reindl Einblick in die typischen Anwendungsbereiche eines kollaborierenden Roboters. Die Varianten für 11 und 15 kg sind staub- und spritzwasserfest (Schutzart IP 54). Erreicht wird so eine Entlastung bei unbeliebten oder gar gesundheitsgefährdenden Arbeitsschritten, die zudem dank Präzision, Wiederholgenauigkeit und einfacher Handhabung einen echten Mehrwert bietet. So auch im konkreten Fall des Qualitätsmanagements. Jeder einzelne Prozess – sowohl der Mahl- als auch der Wiegevorgang – wurde im Dauerbetrieb absolut zuverlässig ausgeführt und protokolliert, so dass Abweichungen schnell erkannt und die Qualität sichergestellt werden konnten. Reindl: »Die Roboter-Steuerung fungierte in dieser Applikation als Master für alle anderen Komponenten.« Und das Testergebnis: »Das Mahlwerk hat so gut funktioniert, dass die Lebensdauer nach dem simulierten Einsatz über zehn Jahre praktisch keine Abnützungserscheinungen aufwies, es also bedeutend länger halten würde«, so Fahringer.