Roboter-Synchronisation

So geht es Hand in Hand

Roboter-Synchronisierung für Produktions-Effizienz. Drei Kuka-Roboter sind das Herzstück automatisierter Produktionsanlagen zum Biegen von Drähten und Rohren bei Wafios.

Drei Roboter sorgen bei WPT Wafios für Flexibilität, Präzision und Produktivität. (Foto: Kuka Roboter)

Wafios mit Sitz in Reutlingen ist spezialisiert auf die Fertigung technisch anspruchsvoller Maschinen für die draht- und rohrverarbeitende Industrie. Das 2015 gegründete Tochterunternehmen WPT Wafios Production Technology hat als Industriedienstleister die gesamte Wertschöpfungskette der Kunden im Blick. Es entwickelt, projektiert und verkauft komplette Produktions- und Fertigungsanlagen für die Verarbeitung von Draht und Rohr samt der dazugehörenden Produktionstechnologien. Da die zu bearbeitenden Materialien während des Biegevorgangs auf 950 Grad Celsius erhitzt werden, können sich die Mitarbeiter nur mit speziellen Schutzvorrichtungen im Umfeld bewegen. Millimetergenaues Arbeiten ist unter diesen Bedingungen fast unmöglich. WPT Wafios entschied sich daher für eine roboterbasierte Automation der Produktionsanlagen. Die geforderte Flexibilität und Präzision garantieren heute drei Kuka-Roboter: einer vom TYP KR 30-3 und zwei vom Typ KR 90 R3100 extra aus der Serie KR Quantec.

Zentrale Anforderungen: Flexibilität und Reichweite
Die Roboter mussten ein klares Anforderungsprofil erfüllen: Bei großer Reichweite sollten sie gleichzeitig auf engem Raum mehrere Operationen durchführen können, ohne miteinander zu kollidieren. Diese Grundvoraussetzung sah WPT Wafios bei Kuka erfüllt. Ein weiterer entscheidender Grund für die Zusammenarbeit war die räumliche Nähe zwischen Reutlingen und Augsburg. Hinzu kommt, dass der Roboterspezialist mit seinen Colleges zur Schulung der Kundenmitarbeiter weltweit vertreten ist, was die Zusammenarbeit auf globaler Ebene erleichtert.

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Seit September 2015 befindet sich bei WPT Wafios die erste Anlage in Betrieb. Hier werden Stabilisatoren für die Automobilindustrie produziert. Ein Stabilisator ist ein Federelement, das im Fahrwerk eines Automobils zum Einsatz kommt, um dem Wanken des Fahrzeugs entgegenzuwirken und so zur Verbesserung der Fahrdynamik beiträgt. Üblicherweise handelt es sich dabei um einen Rundstahl mit gleichsinnig umgebogenen Enden (C-förmig), welcher die Radaufhängungen miteinander verbindet.

Die beiden KR-Quantec-Roboter agieren perfekt aufeinander abgestimmt. (Foto: Kuka Roboter)

Unabhängig davon, was gefertigt wird, sind die Anlagen ähnlich aufgebaut: Nachdem die einzelnen, zu bearbeitenden Stabilisatoren im ersten Arbeitsbereich vom restlichen Draht oder Rohr abgetrennt und gebogen wurden, nimmt sie der KR 30-3 auf und legt sie auf ein Förderband. Dieses transportiert den Stabilisator in den zweiten Arbeitsbereich. Dort wartet bereits der erste KR 90 R3100 extra, der dieses Element aufnimmt, das linke Ende vermisst und den Stabilisator einem Induktionsheizgerät zuführt, welches das Werkstück auf 950 Grad Celsius erhitzt. Dieses erhitzte Ende kann nun nahezu frei von einer Presse geformt werden. Der KR 90 R3100 extra führt den Stabilisator der Presse zu. Während der erste Stabilisator noch in der Presse gebogen wird, startet der zweite KR 90 R3100 extra seine Arbeit. Dabei führt dieser die gleichen Tätigkeiten aus wie der erste: Ein Stabilisator wird vom Förderband aufgegriffen, vermessen, erhitzt und der Presse zugeführt. Der Rhythmus der Roboter ist so programmiert, dass, sobald der erste Roboter mit der Arbeit an der Presse fertig ist, der zweite Roboter das Element zur Umformung in die Presse gibt. Wenn der Roboter den Stabilisator aus der Presse abtransportiert, ist der Arbeitsvorgang noch nicht abgeschlossen. Nun wird das andere Ende vermessen und mittels Induktion erhitzt. Dann erfolgt dieser Ablauf erneut. Wenn beide Enden den Vorgaben entsprechend gebogen wurden, legen die Roboter die Stabilisatoren auf ein zweites Förderband zum Abtransport aus der Anlage. Der Vorteil dieses Verfahrens liegt auf der Hand: Zwei Roboter sind doppelt so schnell wie einer. Zudem ist der Arbeitsrhythmus exakt definiert, sodass kein Roboter auf den anderen warten muss. Damit ist die maximale Effizienz gewährleistet.

Komplexes Zusammenspiel der Roboter
Innerhalb des Kuka-Produktportfolios entschied sich der Industriedienstleister aufgrund des Anforderungsprofils für die Robotertypen KR 30-3 und KR 90 R3100 extra. Der KR 30-3 sei ein wahrer Bewegungskünstler, heißt es: Bei einer Traglast von maximal 30 Kilogramm kann diese Maschine einen Arbeitsbereich von mehr als zwei Meter abdecken und spielt somit bei raum- und kostensparenden Anlagenkonzepten seine volle Stärke aus. Der KR 90 R3100 extra hingegen ist als Meister der Vielseitigkeit und Flexibilität bekannt und punktet bei Präzision, Performance, Energieeffizienz und Verfügbarkeit. Mit Reichweite von 3,1 Metern und einer Traglast von 90 Kilogramm deckt er einen großen Arbeitsradius ab.

Das Zusammenspiel der Maschinen – vor allem der beiden Roboter vom Typ extra aus der Quantec-Serie – gelingt harmonisch. Dahinter steckt freilich ein großer technischer Aufwand, den die Software Kuka.HMI Zenon leistet. Der Anwender kann einfach und ohne besondere Programmierkenntnisse die idealen Bewegungen der Roboter programmieren. Die Roboter befinden sich zudem innerhalb der Anlage am jeweils besten Standort, damit sie sich nicht in die Quere kommen, beide aber trotzdem unkompliziert den kompletten Arbeitsbereich nutzen können. Da jeder Stabilisator seine eigene Geometrie hat, muss der Roboter beim Vermessen präzise arbeiten, damit in der Presse die genauen Umformungen durchgeführt werden können. pb

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