Mit mobilen Roboter Applikationen leicht umrüsten

Augsburg - Schneller, flexibler und kosteneffizienter – so lauten die aktuellen Produktionsanforderungen. Dieser Trend wird sich in Zukunft weiter verstärken. Eine mobile Roboterapplikation mit einem KUKA Roboter KR AGILUS nimmt sich dieser Herausforderung an.

Der KUKA Roboter KR AGILUS ist für verschiedenste Tätigkeiten ausgelegt. Dadurch ist er bei der Automatisierung bei kleinen und mittleren Unternehmen beliebt. Die Lenkering Montage- und Zerspanungstechnik GmbH (LMZ) hat auf Basis des KR AGILUS eine mobile Applikation entwickelt, die schnell umgerüstet werden kann und vielfältige Anwendungen
ermöglicht.

Dennis Lenkering, Geschäftsführer der LMZ, weiß, wo der Schuh bei der Automatisierung mittelständischer Firmen drückt. Das Unternehmen aus dem niedersächsischen Steinfeld ist auf Sondermaschinenbau und Zerspanungstechnik spezialisiert und unterstützt Kunden aus der Automobil-, Kunststoff- und Hygieneindustrie bei der roboterbasierten Automatisierung.

„Das Thema Robotik treibt viele Mittelständler um. Gerne würden sie größere Teile ihrer Fertigung mit Robotern automatisieren. Allerdings gibt es bei potenziellen Kunden mitunter Unklarheiten, ob sie die Roboter ausreichend vielseitig und häufig einsetzen können.“, sagt Lenkering.

Aus diesem Grund machten er und sein Team sich an die Entwicklung einer roboterbasierten Applikation, die vielseitig einsetzbar ist und somit Stilstandzeiten minimiert. Herausgekommen ist eine mobile Roboter-Lösung, bei der ein KUKA Roboter KR AGILUS auf einem mobilen Gestell installiert ist. Während des Betriebs ist die Applikation aus Sicherheitsgründen mit werkzeuglos demontierbaren Schutzzaunelementen umgeben. „Die Anforderungen unserer Kunden waren klar. Sie wünschten  sich eine kosteneffiziente und automatisierte Lösung, die flexibel einsetzbar ist und engen Arbeitsräumen Rechnung trägt“, erklärt Lenkering.

KR AGILUS als Allrounder

Die Applikation bietet zahlreiche Vorteile: Zum einen ist sie mobil und kann schnell von einer Arbeitsstation zur anderen bewegt werden. Zum anderen kann der KR AGILUS einfach und ohne großen Aufwand für verschiedene Arbeiten umgerüstet werden. „Durch die verschiedenen Tätigkeitsfelder verringern sich die Stillstandzeiten, wodurch sich wiederum die Investitionskosten rasch amortisieren,“ erklärt Lenkering. Der eingesetzte KUKA Roboter vom Typ KR 6 R900 erreicht aufgrund seiner robusten Bauweise eine maximale Wiederholgenauigkeit und kontinuierliche Präzision. LMZ griff bewusst auf diesen Kleinroboter zurück, da er in der Lage ist, mit Fertigungsmaschinen zusammenzuarbeiten.

Der KR AGILUS übernimmt Pick & Place Tätigkeiten sowie Montagearbeiten von Bauteilen im Anschluss an die Bearbeitung durch die Werkzeugmaschinen. Bei den Montagetätigkeiten handelt es sich unter anderem um Fügearbeiten von Kunststoffbaugruppen. Für die Pick & Place Tätigkeiten ist die enge Zusammenarbeit mit verschiedenen Fertigungsmaschinen erforderlich. Der Roboter übernimmt dabei die Weiterbearbeitung von Bauteilen, etwa indem er diese abpackt oder die Qualität testet. Für die Qualitätssicherung arbeitet der Roboter unter anderem mit Kamerasystemen zusammen. Dadurch ist es möglich, fertig produzierte Bauteile auf deren Vollständigkeit zu prüfen.

Jede Tätigkeit des Roboters ist in der SPS bereits vorab definiert. Durch entsprechende Codierungen weiß der Roboter, welches Werkzeug er gerade nutzt. Passt dieses Werkzeug nicht zu der neu gewählten Tätigkeit, tauscht der Roboter es eigenständig aus. Die schnelle Umrüstung erfolgt durch ein GRIP Schnellwechselsystems. Für die reibungslose Umrüstung und die Handhabung verschiedener Werkzeuge ist die Roboterapplikationen mit den KUKA Softwarepaketen KUKA.LoadDataDetermination und KUKA.Gripper&Spot-Tech ausgestattet.

Sicherheit und Flexibilität unter einen Hut gebracht

Wesentliche Herausforderungen bei der Entwicklung der Applikation waren sämtliche Aspekte rund um das Thema Sicherheit. So musste für die Sicherheit der Mitarbeiter, die Absicherung des Roboters und die größtmögliche Freiheit des Roboters bei der Ausführung seiner Tätigkeiten gesorgt werden. Gleichzeitig sollte der Arbeitsraum möglichst klein und die Anlage als Ganzes schnell abbaubar sein, beispielsweise für den Fall, dass der Platz anderweitig benötigt wird oder der Bearbeitungsprozess abgeschlossen ist.

Möglich wird dies durch den Einsatz von Aluminiumprofilen der Firma item. Im speziellen Fall lauteten die Kundenanforderungen, dass das Gestell einen Schutzbereich von 1.250 auf 1.750mm umfassen sollte. Auf dem Weg zu den neuen Arbeitsplätzen müssen jedoch Engstellen passiert werden, sodass die Plattform während des Transports die Maße von 700 auf 1.200mm nicht überschreiten darf.

"Als item pluspartner sind wir dieser Anforderung  mithilfe des item Aluminium Baukastens begegnet. Wir haben auf die optisch ansprechende XMS Baureihe gesetzt, da sich der Kunde eine repräsentative Lösung für seine Produktion wünschte“, verrät Lenkering und spricht damit auch die Kooperation mit dem Unternehmen item an. Deren Aluminiumprofile bieten eine Reihe von Vorteilen:

• Zum einen sind sie, etwa im Vergleich zu Stahl, leicht. Da die Applikation schnell zwischen verschiedenen Arbeitsstationen bewegt werden soll, ist das Gewicht ein wichtiger Faktor.
  
  
• Zum anderen ermöglichen die Steck-Profile den schnellen Auf- und Abbau der Anlage. „Der Abbau des Gestells inklusive der Kommunikationskabel sowie der Wiederaufbau an einem anderen Ort dauern lediglich acht Minuten. Für andere roboterbasierte Lösungen brauchen unsere Kunden rund 3,5 Stunden“, berichtet Lenkering von Rückmeldungen aus dem Kundenkreis.
  
  
• Zudem können die modularen Komponenten schnell erweitert werden. Die hohe Flexibilität ist von Vorteil, wenn etwa der Arbeitsbereich modifiziert werden soll.

Neue Ideen für die Automatisierung gefragt

„Die Produktion wird immer schneller und flexibler. Wir glauben, mit unserer Lösung eine passende Antwort auf diese Herausforderung gegeben zu haben,“ sagt Lenkering. Gerade die enormen Zeitersparnisse sind ein wesentliches Alleinstellungsmerkmal der Neuentwicklung. Mit minimalem Zeitaufwand ist es möglich, den Roboter für ein anderes Produkt umzurüsten. Der Roboter wird dadurch häufiger genutzt, weshalb Kunden von höherer Qualität und Prozesssicherheit profitieren. In der Folge blockiert der Roboter seltener wertvolle Stellflächen und auch die Investitionskosten rechnen sich schneller. Das erste roboterbasierte Gestell wurde im September 2018 ausgeliefert. Der Kunde war von den Vorteilen schnell überzeugt und hat bereits die nächsten Bestellungen in Auftrag gegeben.

Vorschaubild: KR AGILUS als Allrounder: Der KUKA Kleinroboter kann einfach und ohne großen Aufwand
für verschiedene Arbeiten umgerüstet werden

Beitragsbild: Die flexible Roboterapplikation besteht aus einem KR AGILUS und einem mobilen Gestell.

Quelle und Bilder: KUKA Aktiengesellschaft