Robotergeführtes Teilehandling

Vom Chaos zur perfekten Ordnung

Handling von Massenteilen mit kamerageführten Robotersystemen. Erfahrung, Kompetenz sowie die passende Hard- und Software sind nötig, um komplexe industrielle Prozessabläufe sicher und wirtschaftlich zu lösen. Erst recht, wenn die Prozesse automatisiert, zuverlässig und dauerhaft funktionieren sollen. Nachfolgend werden Beispiele aufgezeigt, um Schüttgut in Form unsortierter Massenteile je nach Anwenderbedarf aufzubereiten und zum Zielplatz zu führen.

Das System Anyfeed „flippt“ die Zylinderstifte zeitsparend in gute Greifpositionen; der Roboter greift sie und steckt sie anschließend mit einer Genauigkeit von wenigen Zehntelmillimetern in den Warenträger. (Foto: ABB)

Im Vergleich zu konventionellen, individuell automatisierten Handlinglösungen punktet die Kombination aus Roboter und Kamera durch mehrere Vorteile. Der Roboter bringt primär eine hohe Flexibilität gegenüber der Individuallösung, denn auf Änderungen der Produkte oder Abläufe reagiert der Anwender einfach mit Programmänderungen und bei Bedarf mit dem Umstellen oder Ändern der Greifwerkzeuge. Die Kamera trägt durch das Erkennen der Produkte, ihrer Lage und Position schnell zu den gewünschten Ergebnissen bei. Wichtige Folgenutzen entstehen aus den relativ geringen Investitionen, kurzen Rüstzeiten, dem Generieren zusätzlicher, vielfach nutzbarer Daten, einer langen Lebensdauer der Systeme sowie geringen Life Cycle Costs (LCC).

Schnelles Erfasen neuer Teile
Kamerageführte Robotersysteme überzeugen außerdem mit einem schnellen Ersterfassen neuer Teile. „Die Kunden können neue Teile in fünf bis zehn Minuten einteachen, ohne dass spezielle Kenntnisse oder ein Programmierer notwendig sind“, erklärt Frank Götz, der Geschäftsführer von rbc Robotics im hessischen Bad Camberg. Zum Erfassen eines neuen Teils legt der Bediener das Bauteil in die Mitte des Kamerasichtfeldes. Nach Einstellen der Kamerabelichtungszeit und dem Kontrast definiert er ein Suchfenster um das Bauteil. Anschließend wählt er zum Erkennen die benötigte Bauteilkontur aus. Mit diesem Vorgang können auch unerwünschte Lichtspiegelungen oder Hintergrundverunreinigungen eliminiert werden. Anschließend definiert der Bediener die Greifposition visuell am Bauteil. Den zu verwendenden Greifer kann er aus einer Bibliothek auswählen oder frei definieren. Nach Einstellen der gewünschten Erkennungsparameter ist der Einlernvorgang schon fast abgeschlossen. Jetzt erfolgen noch das Einstellen der Kollisionsüberwachung und der Parameter für die Zuführung. Sie verwaltet ebenfalls das Visionsystem. In der Praxis hat es sich gezeigt, dass der Kunde viele ähnliche Bauteile oder Teilefamilien hat. Über die Funktion „Kopieren“ lassen sich Programme von ähnlichen Bauteilen kopieren. Weil dann lediglich teilespezifische Einstellungen und Parameter anzupassen sind, lässt sich die Einlernzeit weiter reduzieren.

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Das System Maxiflex belädt Werkstückträger mit unterschiedlichen Bauteilen bis 350 Millimeter Länge und bis fünf Kilogramm Gewicht in weniger als sechs Sekunden Taktzeit. (Foto: ABB)

Nach dem Einlernvorgang kann das System Position und Lage von Bauteilen an den Roboter übermitteln. Der Roboter übernimmt diese Informationen an einer Referenzposition und fährt von dieser zur Kamerafläche, um das Bauteil zu greifen. Anschließend fährt er zurück auf die Referenzposition und meldet „Bauteil gegriffen.“ Dann führt der Roboter seine bauteilspezifische Aufgabe aus. Zeitgleich nimmt das Visionsystem ein neues Bild auf oder startet die Zuführung, um neue Bauteile in den Erfassungsbereich der Kamera zu bringen.

Bedienerfreundlich durch vorbereitete Routinen
Mit dem Kopieren und Anpassen von Standardprogrammen kann der Anwender Zeit und Kosten sparen. Die Software und die bereits mit ihr vorbereiteten Routinen tragen maßgeblich zur Bedienerfreundlichkeit bei. Werden bereits bekannte Teile bearbeitet, kann der Anwender das komplette Programm per Auswahlliste aus der Datenbank holen. Das System lädt dann selbsttätig alle Parameter inklusive Geschwindigkeiten für das Greifen und Zuführen. Mechanische Einstellungen erübrigen sich. Das mobile Handprogrammiergerät steigert den Bedienungskomfort. Die hohe Wirtschaftlichkeit der Systeme belegt ein Beispiel: Mit einer klassischen Sortieranlage benötigte ein Anwender für das dreimalige Umrüsten pro Tag drei Stunden. Beim neuen rbc-System beträgt sie eine Viertelstunde. Allein über diese Zeiteinsparung und den daraus resultierenden Produktivitätsgewinn hat sich das System nach einem Jahr und einem Monat amortisiert.

(Foto: ABB)

Automatisiertes Vereinzeln an der Werkzeugmaschine
Typische unsortierte Massenteile bestehen aus Metall, Kunststoff und anderen festen Werkstoffen. Beispiele sind Rohlinge, Guss-, Schmiede-, Press- oder mechanisch bearbeitete Teile, Armaturen, Fittings sowie „Eisenwaren“, die nach dem Vereinzeln an Weiterbearbeitungsmaschinen gegeben oder verpackt werden sollen. Das Spektrum der Teile reicht vom wenige Gramm leichten Elektronikbauelement bis zur 25 Kilogramm schweren Bremsscheibe. Ein klassisches Anwendungsfeld bilden Werkzeugmaschinen, gefolgt von Anwendungen bei Automobilzulieferern, in der Armaturenindustrie, der Elektro- und Elektronikfertigung, bei Herstellern von Gebrauchsgütern und Zubehörteilen. Eine beispielhafte Werkzeugmaschinenlösung verkörpert eine Multiflexanlage: Zum Start entleert ein Kipper nach und nach die Teile aus einem Container auf ein Förderband. Das anschließende Vereinzeln übernehmen entweder ein Vibrationssystem oder mehrere Bänder. Während weniger Millisekunden überträgt das Visionssystem die Lagekoordinaten an die Robotersteuerung. Liegen Teile so dicht aneinander, dass der Roboter sie nicht greifen kann, bleiben sie zu einem Umlauf auf dem Band. Nach dem erneuten Erscheinen im Kamerafeld, dem Erfassen und Identifizieren greift sie dann der Roboter. Dabei ergibt sich gegenüber einem hundertprozentigen Erkennen im ersten Durchlauf der Nachteil, dass weniger Teile auf das Band gefördert werden können. Damit verlängert sich die Taktzeit. Eine zeitsparende Alternative zum zusätzlichen Umlauf hat rbc mit dem System Anyfeed entwickelt: Kann der Roboter ein Teil im ersten Anlauf nicht greifen, „flippt“ es das Band in eine andere Position. Die Kamera erfasst die neue Position, und der Roboter greift das Teil. Das Flippen findet ausschließlich im Kamerasichtfeld statt und ist innerhalb des Gesamtprozesses synchronisiert.

Nachdem der Roboter das Teil sicher gegriffen hat, bestehen je nach Ausführung der Werkzeugmaschinen mehrere Möglichkeiten. Bei Maschinen mit vertikalen Spindeln, etwa bei Bearbeitungszentren oder Drehmaschinen mit Schlepprahmenbändern oder Zuführeinrichtungen wie Rundautomaten, legt der Roboter das Teil auf die gewünschte Position des Bandes. Von dort kann es dann das Pickup-System oder das Futter der Maschine übernehmen. Bei BAZ oder Drehmaschinen mit horizontaler Spindel kann der Roboter das Teil direkt in das Futter oder die Spannzange der Maschine führen. Mit zusätzlicher Software kann der Anwender hier den Beladevorgang zeitlich minimieren. So ist es möglich, das Beladen mit dem Ausfahren und Abbremsen der Werkzeugmaschinenspindel sowie dem Öffnen und Schließen der Maschinentür zu koordinieren. Das kann die Taktzeit deutlich reduzieren. ABB bietet dafür spezielle Software-Funktionspakete.    pb

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