Kuka-Roboter vereint mit Siemens-Steuerung

Handeln, positionieren, bearbeiten auf engstem Raum

Die Kuka.mxAutomation-Schnittstelle zur Siemens-Sinumerik-840Dsl-Steuerung mit Run MyRobot ermöglicht automatisiertes Zerlegen von Werkstücken.

Die Funken sprühen: Der Roboter führt das Werkstück exakt am Trennwerkzeug entlang. (Fotos: Kuka)

Wieland Anlagentechnik, eine Tochter der Wieland-Gruppe aus Neu-Ulm entwickelt Maschinen und Fertigungseinrichtungen für die mechanische Bearbeitung. Die rund 50 Mitarbeiter des Unternehmens bieten Kunden aus der Automobilbranche, der Halbzeugindustrie oder dem Maschinenbau kundenspezifische Lösungen für die Bearbeitung von Bauteilen und Halbzeugen aus Stahl-, Guss-, Aluminium- und Kupferwerkstoffen. Das Unternehmen sieht Potentiale für den Einsatz von Robotern als Bearbeitungsmaschine. In diesem Zug konstruierte die Wieland Anlagentechnik eine Fertigungseinrichtung zur automatisierten Herstellung von Prüflingen aus Werkstücken in geometrisch bestimmte Einzelteile.

Schnittstelle ermöglicht einfache Roboter-Steuerung

Während spanende Bearbeitung die Kernkompetenz des Unternehmens ist, ist die roboterbasierte Automatisierung weitgehend technisches Neuland. Ein Kuka Roboter vom Typ KR 180 R2500 extra befindet sich in der Foundry-Ausführung bei der Wieland Anlagentechnik in einer Roboterbearbeitungszelle im Einsatz. Herzstück der Anlage ist die Schnittstelle Kuka.mxAutomation zur Siemens Sinumerik 840D sl Steuerung. Mit Run MyRobot kann der Roboter über die Siemens Oberfläche Sinumerik Operate einfach und im gewohnten Umfeld gesteuert werden. „Wir haben es uns zum Ziel gesetzt, auf Basis der Kundenanforderungen maßgeschneiderte Maschinenkonzepte zu entwickeln - gerne auch kreative und unkonventionelle Lösungen. Mit der automatisierten Anlage wollen wir unseren Kunden ein effizientes Instrument in die Hand geben“, sagt Tobias Ziesel, verantwortlich für Vertrieb und Marketing bei der Wieland Anlagentechnik.

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Roboter für unterschiedliche Prozessschritte

Bei der Umsetzung hat das Unternehmen besonders darauf geachtet, dass der Roboter, der in der Mitte der Anlage positioniert ist, alle Arbeitsschritte ausführen kann. Im ersten Arbeitsschritt entnimmt er das zu bearbeitende Werkstück aus dem Beladeplatz. Anschließend legt er es in die Ausricht- und Spannvorrichtung ein. Die Vorrichtung ist auf einem Führungsschlitten fluchtend zur Trennebene des Werkzeugs ausgerichtet. Mithilfe des Führungssystems wird die für die Bearbeitung notwendige Genauigkeit und Steifigkeit sichergestellt. Im nächsten Schritt dockt der Roboter an die Schlitteneinheit, auf der sich das Werkstück befindet, an und führt die Vorschubbewegung zum Trennen aus. Anschließend fährt der KR 180 R2500 extra F in die Ausgangsposition zurück und führt, falls notwendig, weitere Trennschnitte gemäß einer vorgegebenen Parameterliste aus.

Der Industrieroboter führt neben der Vorschubbewegung auch alle weiteren Prozess-Schritte aus.

Der entscheidende Vorteil der automatisierten Anlage besteht in der Flexibilität des Roboters. Dieser führt sowohl sämtliche Positionierungsbewegungen, als auch den Bearbeitungsvorschub aus. Das ist anspruchsvoll, da das Werkstück mit einer exakt bestimmten Geschwindigkeit und Position geführt werden muss. Bislang erledigten die Mitarbeiter die Arbeiten manuell. „Einlegen, Positionieren, Bearbeiten - um nur einige Arbeitsschritte zu nennen - diese Tätigkeiten übernimmt der Roboter“, erklärt Roland Diepold, verantwortlich für Vertrieb und Entwicklung bei der Wieland Anlagentechnik. Damit der Roboter seine Stärken ausspielen kann, muss er den Anforderungen entsprechend gesteuert werden.

Eine einfache Bedienung der roboterbasierten Anlage war für den Anwender das entscheidende Kaufkriterium. Bedienung und eventuell auftretende Störfälle sollten mit geringen Roboterkenntnissen gemeistert werden. Die Kuka-Siemens Schnittstelle sorgt für eine neue Qualität an Bedienkomfort. Das gemeinsam entwickelte Technologiepaket ermöglicht ein dynamisches Werkstückhandling. Der Anwender kann dabei auf der Siemens Nutzeroberfläche Operate oder mit dem Handheld Terminal HT8 alle anfallenden Aufgaben wie etwa Bedienen, Teachen oder Diagnose einfach durchführen. Dies garantiert die einfache Handhabung des Roboters, auch von Mitarbeitern, die vergleichsweise selten mit dem Roboter zu tun haben. Dadurch lassen sich die Stillstandzeiten des Roboters enorm verkürzen.

Meister an Präzision

Einfach bedienen: Mit Run MyRobot kann der Roboter am Siemens Bedienpult oder mit dem Handheld Terminal HT8 gesteuert werden.

Der Roboter vom Typ KR 180 R2500 extra in der Foundry-Ausführung, ist ein Modell aus der KR-Quantec-Serie. Er bewerkstelligt bei einer Reichweite von knapp 2,5 Metern eine Traglast von bis zu 180 Kilogramm. Der große Pluspunkt der Roboter aus der Serie sind deren Vielseitigkeit und Flexibilität. Der KR 180 R2500 extra F bewegt sich auch auf engstem Raum - eine wichtige Eigenschaft für die Anforderungen bei der Wieland Anlagentechnik. „Der Roboter bietet die benötigten Freiheitsgrade für das Handling und die Positionierung der Werkstücke. Gleichzeitig erfüllt er die hohen Qualitätsanforderungen bei der Bearbeitung“, erklärt Ziesel die Entscheidung seines Unternehmens für das gewählte Modell.

Ausbau des Automatisierungs-Know-hows

Bereits im Stadium der Inbetriebnahme der automatisierten Umsetzung zeigen sich deren Vorteile. „Der Werker muss die Werkstücke selbst nicht mehr handeln und kann sich stattdessen anderen Tätigkeiten widmen, außerdem kann die Reproduzierbarkeit gesteigert werden“, erklärt Ziesel. Die automatisierte Lösung bietet neben den eben genannten Punkten und der einfachen Bedienbarkeit noch weitere Vorteile: Ohne Rüstaufwand lassen sich Losgrößen ab der Stückzahl eins realisieren. Daneben können Kosten gespart werden, da der Roboter Handhabungsgerät ist und gleichzeitig den Bewegungsvorschub in Personalunion leistet. Daraus ergeben sich wirtschaftliche Verbesserungen in den Bereichen Produktivität, Kosten und Qualität. bw

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