In der automatischen Beschickung von Bearbeitungszentren liegt ein enormes Einsparpotenzial. Das ist in den großen Konzernzentralen ebenso bekannt wie in der Geschäftsleitung mittelständischer Betriebe. Zu den Vorteilen dieser Technik zählen reduzierte Nebenzeiten, gesteigerte Flexibilität, mehr Autonomie und nicht zuletzt mannlose Schichten.
Allerdings hat die Sache einen Haken. Robotik-Sonderlösungen sind oft nicht gerade anwenderfreundlich, zudem teuer und unflexibel. Und sie können eine Komplexität in die Prozesse tragen, die der Anlagenverfügbarkeit schadet und am Ende sogar die Wirtschaftlichkeit negativ beeinflussen kann. Genau das sind die Gründe, warum sich Peter Kösters, Geschäftsführer der Kösters Maschinenbau GmbH mit Sitz in Heek im westlichen Münsterland, eine ganz spezielle Lösung ausgedacht hat.
„Wir wollten eine vollautomatische Beschickungslösung mit einem Sechsachs-Roboter entwickeln, die sich ohne spezielles Robotik-Wissen bedienen lässt“, bringt es der erfahrene Maschinenbauer auf den Punkt. „Gleichzeitig sollte die Roboterzelle eine hohe Flexibilität bieten, die auch die Bearbeitung von kleinen Losgrößen ermöglicht, was wiederum kurze Rüstzeiten voraussetzt.“ Um diese Vorgaben in die Praxis umsetzen zu können, war von Anfang an klar, dass der Anwender mit der Robotik nicht in Berührung kommen darf. Seine Aufgaben beschränken sich auf die einfache Bedienung, auf die Bereitstellung von Rohteilen und den Abtransport der Fertigteile. Das Teachen der Roboter bleibt außen vor. „Bei uns muss keiner programmieren“, betont Köster.
Wie Kösters Maschinenbau diese Anforderungen in die Praxis umgesetzt hat, zeigt die erste Prototypenzelle, die beim Kunststoffspezialisten Iso-Tech Kunststoff in Ahaus im Einsatz ist. Das Unternehmen zählt zu den führenden Herstellern und Verarbeitern thermoplastischer Kunststoffe. Das Produktportfolio besteht aus Halbzeugen und Fertigteilen, darunter Zahnräder, Rollen, Buchsen, Ringe und Hülsen. In der Fertigung übernimmt die Roboterzelle die vollautomatische Beschickung eines Bearbeitungszentrums, auf dem diverse Kunststoffteile gefräst werden. Die Losgrößen reichen von einem Dutzend bis zu Kleinserien mit mehreren Tausend Einheiten. Die Variantenzahl geht nach eigenen Angaben gegen unendlich.
Auffällig ist die stabile Ausführung und professionelle Gestaltung der Roboterzelle. Abgerundete Kanten und eine überzeugende Formensprache verraten, dass hier ein professioneller Industriedesigner am Werk war. Die Beladung der Anlage erfolgt ergonomisch und einfach. Der Bediener legt dabei die einzelnen Rohteile ungeordnet auf eine der drei Werkstück-Schubladen ab und schiebt diese voll bestückt in den Arbeitsbereich des Roboters. Ab jetzt übernimmt ein Sechsachser von Yaskawa vollautomatisch die Beladung und Entladung des Bearbeitungszentrums. Das Modell Motoman MH24 kommt dabei ohne Programmierung und Teachen seitens des Anwenders aus, denn in der Zellendecke ist ein 2D-Bildverarbeitungssystem montiert, das über die eigens entwickelte Prozesssteuerung mit dem Roboter kommuniziert. So erhält die Maschine die genauen Positionsdaten der Rohteile und kann sie selbstständig der Reihe nach abgreifen.
Die Verbindung von Bildverarbeitung und Robotik war mit ein Grund für den Einsatz eines Sechsachsers von Yaskawa. „Für die reibungslose Kommunikation und Datenübermittlung bei dieser Robot-Vision-Anwendung mussten wir tief in die Steuerung des MH24 eingreifen“, betont Peter Kösters. „Bei Robotern anderer Hersteller wäre das entweder gar nicht oder nur sehr umständlich möglich gewesen.“ Die spezielle Steuerung von Yaskawa biete hier alle Möglichkeiten und habe die Arbeit sehr erleichtert.
Nachdem der Roboter mit Hilfe des Vision-Systems über seinem Kopf das unbearbeitete Kunststoffteil gegriffen hat, fährt er damit durch die geöffnete Beladetür des Bearbeitungszentrums zur Werkstückaufnahme. Hier entnimmt der Sechsachser mit seinem Fertigteilgreifer ein komplett bearbeitetes Teil, dreht das Greifsystem um 180 Grad und positioniert mit dem Rohteilgreifer das unbearbeitete Teil in der Aufnahme. Anschließend legt er das Fertigteil ab und holt sich ein weiteres Rohteil aus der Werkstück-Schublade. Während dieses Kreislaufs kann der Anlagenbediener hauptzeitparallel die beiden anderen Schubladen der Beladezelle bestücken.
Wie schnell sich die Anlage im Praxisbetrieb umstellen lässt, zeigt sich bei Iso-Tech immer dann, wenn ein Variantenwechsel ansteht. „Der Bediener muss lediglich die Abmessungen der neuen Teilevariante in das Display der Anlagensteuerung eingeben und die Backen des Roh- und Fertigteilgreifers mechanisch auf die entsprechenden Abmessungen einstellen. „Dank einer Schnellspannvorrichtung lässt sich diese Einstellung innerhalb weniger Minuten ausführen“, betont Kösters. Mit dieser Flexibilität, die im Grunde mit einfachen Mitteln realisiert wurde, kann der Kunststoffexperte Losgrößen bis zu einem Dutzend oder noch weniger Teilen wirtschaftlich bearbeiten. Möglich macht das eine Umrüstzeit unter zehn Minuten.
Mit einer hohen Verfügbarkeit konnte die Prototypenzelle den Kunststoffbearbeiter zudem über einen längeren Zeitraum überzeugen. Ausfälle gab es bislang keine, so dass eigentlich erwartete Nachbesserungen ausblieben. Trotzdem wird es noch kleine Optimierungen geben, ehe die Anlage als Standardzelle an den Start geht.
So soll der Motoman MH24 künftig durch den neueren Motoman GP25 ersetzt werden. Für den Einsatz in den Roboterzellen sind nach Ansicht von Peter Kösters jedoch alle Yaskawa-Roboter erste Wahl. „Auch der neue GP25 ist perfekt geeignet für den Einsatz an Werkzeugmaschinen“, versichert der Maschinenbau-Experte. „Dank seiner schlanken Bauweise und der innerhalb des Arms geführten Medienleitungen kommt der Sechsachser auch mit beengten Platzverhältnissen gut zurecht.“ Zudem sei das Handgelenk optimal gegen das Eindringen von Spänen geschützt. Und eine hohe Verfügbarkeit zähle ohnehin zu den Stärken von Yaskawa.
Mit der Pilotzelle, die ihre Bewährungsprobe bei Iso-Tech bestanden hat, eröffnet Kösters Maschinenbau ein neues Geschäftsfeld. „Wir sind überzeugt, mit dieser Standardzelle eine gute Beschickungslösung für Werkzeugmaschinen und Bearbeitungszentren bieten zu können“, ist sich Peter Kösters sicher. Der Vorteil seiner Zelle liege auf der Hand: Hohe Flexibilität und eine kinderleichte Bedienung, die keine Robotikkenntnisse erfordert. (ub)
