Automatisierung trotz häufiger Produktwechsel und kleiner Losgrößen
Kleine Zelle, große Wirkung
Das Unternehmen Lenord+Bauer wollte eine Anwendung automatisieren, obwohl sie häufigen Produktwechseln und sehr uneinheitlichen Losgrößen unterliegt. Ein Roboter sollte monotone Handarbeit übernehmen und so Kapazität für anspruchsvollere Tätigkeiten frei machen. Um in das Layout der Fertigung zu passen, sollte die Zelle kompakt, mobil und in unmittelbarer Nähe zum Menschen sicher sein.
Bild: Mitsubishi Electric Europe B.V.Das Unternehmen Lenord+Bauer ist ein international tätiger Anbieter im Bereich der Bewegungssensorik und integrierten Antriebstechnik. Am Fertigungs- und Logistikstandort in Gladbeck werden unter anderem kompakte Einbaugeber zur Drehzahl- und Positionserfassung in dynamischen Systemen wie Spindeln von Werkzeugmaschinen hergestellt. Um bei den Sensoren kurzfristig Aufträge mit hoher Losgröße abwickeln zu können, sollte stärker automatisiert werden. Neben kompakter Bauweise, hoher Präzision und Flexibilität waren ein hoher Sicherheitsstandard sowie die Möglichkeit zur Einbindung in das hauseigene EDV-System wesentliche Anforderungen an die geplante Roboterzelle. Die Wahl fiel letztendlich auf einen Knickarmroboter des Typs RV-4FLM. Der sechsachsige Roboter von Mitsubishi Electric hat eine Tragkraft von 4kg und erreicht eine Positioniergenauigkeit von ±20µm. Hierdurch kann er die geforderten Pick&Place-Aufgaben mit hoher Präzision durchführen. Die Variabilität der Losgrößen verlangt dabei eine häufige Umrüstung in möglichst kurzer Zeit. Hierfür kann das Komplettsystem aus Roboter und Controller über die Teaching-Box innerhalb weniger Minuten vom Anwender programmiert werden. Zudem ist das eingesetzte Steuergerät CR750-D kompakt und einbaufähig in ein 19"-Rack. Die Zelle konnte daher mit 4m² klein gehalten und nach Bedarf mit einem Palettenhubwagen umgestellt werden.
Bild: Mitsubishi Electric Europe B.V.Sichere Zusammenarbeit mit dem Menschen
Da der Roboter in unmittelbarer Nähe zu Menschen arbeitet und sperrige Einhausungen bei der Zuführung und Entnahme der Bauteile hinderlich sind, wurde er mit dem Sicherheitsmodul Melfa Safeplus ausgestattet. Zwei Laserscanner an gegenüberliegenden Ecken der Roboterzelle mit quadratischem Grundriss spannen ein jeweils 180° weites Überwachungsfeld auf. Sobald ein Objekt in diese Sicherheitszone eindringt, leitet die Scanner-Technik die Information an das Überwachungssystem weiter, das dem Roboter in Echtzeit eine vordefinierte Reduzierung der Arbeitsgeschwindigkeit zuweist. Bewegt sich ein Mensch oder Objekt von der Sicherheitszone in den Arbeitsraum bzw. Kollisionsbereich des Roboters, so kommt er unmittelbar zum Stillstand. Hierzu ist der Rahmen der Roboterzelle mit einem Lichtvorhang mit Spiegelumlenkleisten ausgestattet, der bei Objekterkennung ein Signal an das Sicherheitssystem sendet.
Automatische Produktionsablaufsteuerung
Mit Blick auf die zukünftige Fertigung legte Lenord+Bauer Wert auf die Einbindung der Lösung in die IT-Systeme des Unternehmens, insbesondere das ERP-System und die Qualitätssicherung. Im Zuge der kontinuierlichen Verbesserung der Fertigung soll ein Kanban-Lager für die Vorbaugruppen der manuellen Endmontage realisiert werden. Sobald dort der Mindestbestand unterschritten wird, kommuniziert das Lager autonom mit dem Roboter und lässt entsprechend nachproduzieren. Durch seine vielen Schnittstellen kann der Roboter ohne zusätzlichen Entwicklungsaufwand einfach in derartige Netze eingebunden werden. Als Systemintegrator war die Firma TAR Automation beteiligt, das die Roboterzelle mit seiner Standardsteuerung realisierte.
Plattformkonzept für weitere Robotikanwendungen
Die vorhandene Roboteranwendung dient als Basis für die weitere Automatisierung und soll Entwickler dazu inspirieren, neue Produkte von vornherein unter dem Gesichtspunkt der Automatisierbarkeit zu gestalten. Beispiele für weitere Anwendungsbereiche sind die Direktentnahme von Bauteilen aus Stapelmagazinen durch den Roboter, der Einsatz in anderen Fertigungsprozessen wie Löten oder Laseranwendungen sowie die vollständig sichere Mensch/Roboter-Kollaboration.
Bild: Mitsubishi Electric Europe B.V.Sichere Zusammenarbeit mit dem Menschen
Da der Roboter in unmittelbarer Nähe zu Menschen arbeitet und sperrige Einhausungen bei der Zuführung und Entnahme der Bauteile hinderlich sind, wurde er mit dem Sicherheitsmodul Melfa Safeplus ausgestattet. Zwei Laserscanner an gegenüberliegenden Ecken der Roboterzelle mit quadratischem Grundriss spannen ein jeweils 180° weites Überwachungsfeld auf. Sobald ein Objekt in diese Sicherheitszone eindringt, leitet die Scanner-Technik die Information an das Überwachungssystem weiter, das dem Roboter in Echtzeit eine vordefinierte Reduzierung der Arbeitsgeschwindigkeit zuweist. Bewegt sich ein Mensch oder Objekt von der Sicherheitszone in den Arbeitsraum bzw. Kollisionsbereich des Roboters, so kommt er unmittelbar zum Stillstand. Hierzu ist der Rahmen der Roboterzelle mit einem Lichtvorhang mit Spiegelumlenkleisten ausgestattet, der bei Objekterkennung ein Signal an das Sicherheitssystem sendet.
Mitsubishi Electric Europe B.V.
Dieser Artikel erschien in ROBOTIK UND PRODUKTION 4 2018 - 17.09.18.Für weitere Artikel besuchen Sie www.robotik-produktion.de
