Ein Tausendsassa

Fertigungsautomation

Handhabung - Die Vischer & Bolli GmbH und die HBi Robotics GmbH haben eine Roboterzelle entwickelt und in ihr Zentrum einen Kuka-Roboter vom Typ KR 60HA R 2000 integriert. Dieser kann bis zu 26 Stunden am Stück autonom Werkstücke wechseln und Maschinen rüsten.

18. Oktober 2017
Der Kuka-Roboter KR 60 rüstet Werkzeugmaschinen mit Werkstücken, Vorrichtungen und Werkzeugen. Bild: Kuka
Bild 1: Ein Tausendsassa (Der Kuka-Roboter KR 60 rüstet Werkzeugmaschinen mit Werkstücken, Vorrichtungen und Werkzeugen. Bild: Kuka )

Wirtschaftlicher, schneller und genauer produzieren – so lauten die aktuellen Anforderungen in der Metallbranche. Nur intelligente, roboterbasierte Lösungen können die Produktivität, beispielsweise die von Werkzeugmaschinen, deutlich erhöhen. Dieser Herausforderung hat sich Marcel Haltiner, Geschäftsführer der Vischer & Bolli GmbH (vb) aus Lindau am Bodensee, gestellt: »Die Automatisierung in der Metallbranche schreitet immer weiter voran. Das bedeutet aber auch, dass einzelne Prozessschritte, wie etwa Werkstückhandling und Spanntechnik, nicht mehr voneinander zu trennen sind.«

Zusammen mit Harald Bader, Geschäftsführer der HBi Robotics GmbH, hat Haltiner eine modulare Roboterzelle entwickelt. Damit ist die automatisierte Bearbeitung auch von großen Werkstücken, Vorrichtungen und Werkzeugen in einer Komplettlösung möglich. Für die nötige Flexibilität sorgt der in die Zelle integrierte Kuka-Roboter vom Typ KR 60HA R 2000. Der Roboter der mittleren Traglastklasse ermöglicht die Bearbeitung von Werkstücken von bis zu 40Kilogramm Gewicht und von Paletten mit einem Umfang von bis zu 500 x 500 Millimetern. Mit höher ausgelegten Traglastrobotern können sogar Paletten von maximal bis zu 800 x 800 Millimetern und einem Gewicht von 500Kilogramm bearbeitet werden.

Die modular aufgebaute Zelle ermöglicht es, die Zahl der zu bearbeitenden Werkstücke, der Vorrichtungen und der Werkzeughalter frei zu wählen. So ist sowohl die Einzel- als auch die Serienfertigung möglich. Mit den möglichen Software-Ausbaustufen können beliebige Anbindungen an die Werkzeugmaschinen und an das ERP-System erfolgen.

Modular aufgebaut

Ziel der Komplettlösung ist es, die gegenwärtigen Schwachstellen der Automatisierung in der Metallindustrie, wie lange Stillstandzeiten und die fehlende flexible Reaktion auf Produktmodifikationen und Nachfrageänderungen, auszumerzen. Bislang war es so, dass bei der Bearbeitung von Werkstücken die Spanntechnik separat zugekauft werden musste. Mit der vb-Roboterzelle wird ein Spannsystem modular integriert. Werkstücke können so manuell oder per Roboter am Rüstplatz in die Vorrichtungen gespannt werden. Ersteres ist vor allem bei Einzelteilfertigungen sinnvoll.

Bei Serienteilen übernimmt dies automatisiert der Kuka-Roboter. Dieser ist in der Lage, mannlos im Drei-Schicht-Betrieb unabhängig von den Losgrößen autonom zu fertigen. Zudem kann mit der Zelle der Anteil der Bearbeitungsaufgaben gesteigert oder das Verlinken mehrerer Maschinen in der Produktion und in der Produktionslogistik erreicht werden. Verringerte Stillstandzeiten und kurze Taktzeiten sind die positive Folge.

Die Werkstückpalettisierer ermöglichen den Wechsel von über 1.000 gleichen oder unterschiedlichen Werkstücken, wodurch die Autonomie der Anlage deutlich gesteigert und die Amortisationszeit verringert wird.

»Der Nutzer bekommt die Lösung, die er möchte. So bleiben Platzbedarf und die Investitionskosten auf ein Minimum beschränkt«, fasst Bader die Vorteile der Zelle zusammen und Haltiner ergänzt: »Unsere vb-Roboterzelle kann mit jeder Werkzeugmaschine verbunden werden.«

In fünf Stufen zur Komplettlösung

Die Roboterzelle ist in fünf Ausbaustufen erhältlich. Diese Stufen können dank der modularen Bauweise zusätzlich adaptiert werden. Die Basis bildet der Werkstückpalettisierer der Reihe pts aus dem Hause HBi Robotics. Dabei handelt es sich um ein platzsparendes Palettiersystem mit integriertem Kuka-Roboter KR 60HA. Das System gewährleistet die schnelle und einfache Umrüstung und eine große Teilevielfalt. Optional sind weitere zusätzliche Funktionen wie die Teileerkennung per Kamera erhältlich. Die zweite Grundausstattung ist der Maschinentisch von Vischer & Bolli mit dem integrierten vb-Nullpunkt-Spannsystem für Vorrichtungen. In den weiteren Ausbaustufen kommen weitere Vorrichtungsregale für die direkte Vorrichtungs- und Werkstückbeladung hinzu sowie ein Werkzeugmagazin.

Wenn mehrere Anlagen, Maschinen oder Rüstplätze bedient werden müssen, kann der Roboter auch auf eine Linearachse verbaut werden, um so einen größeren Arbeitsbereich abdecken zu können.

Vielseitig einsetzbarer Roboter gefragt

»Uns war ein Roboterhersteller mit deutschen Wurzeln wichtig«, erklärt Haltiner einen der Gründe, warum er und Bader sich für den Kuka-Roboter entschieden hatten. Darüber hinaus sprachen die Nähe zum Kuka-Hauptsitz in Augsburg sowie die Servicegarantien für den international tätigen Automatisierungskonzern. Der KR 60 aus der mittleren Traglastklasse entsprach schließlich genau den Anforderungen, die an den Roboter in der Zelle gestellt wurden.

Der Sechs-Achs-Roboter ist ein vielseitiger Bewegungskünstler mit unschlagbarem Traglast-Reichweiten-Verhältnis. Außerdem gewährleistet er höchste Performance in Sachen Taktzeit und Genauigkeit. »Zudem war es uns wichtig, dass der Roboter auch Offline programmiert werden kann«, sagt Haltiner. Dafür sorgt die Kuka-Steuerung KR C4 im Zusammenspiel mit der Systemsoftware Kuka.CNC. Die Benutzeroberfläche von Kuka.CNC bringt typische Bedienelemente einer CNC-Steuerung mit, damit vor allem Maschinenbediener, die bisher im Umfeld von CNC-Bearbeitungsmaschinen Erfahrungen haben, einfach und schnell die Bedienung des CNC-Roboters übernehmen können.

Erschienen in Ausgabe: 07/2017