Leichtbauroboter

Schnell angelernt an der Maschine

Produktionssteigerung dank flexibler Roboter-Komplettlösung. Fries Maschinenbau optimiert Hartdrehprozess mit Leichtbauroboter von Universal Robots zur Bestückung einer CNC-Maschine.

Der Leichtbauroboter bei der Maschinenbestückung. (Foto: Universal Robots)

Innovationen sind für Unternehmen unumgänglich, um langfristig wettbewerbsfähig zu bleiben. Das gilt auch für deren Produktionsabläufe. Diese sind oft entscheidend dafür, wie flexibel Herausforderungen wie Kostendruck oder Just-in-Time-Lieferungen behandelt werden. Grund genug, für den Dreh- und Frästeile-Zulieferer Fries Maschinenbau, ein klassisches KMU, seine Prozesse innovativer zu gestalten: Mit Hilfe einer Komplettlösung, deren Herzstück ein Leichtbauroboter des dänischen Herstellers Universal Robots ist, hat der Zehn-Mann-Betrieb die Bestückung einer CNC-Maschine automatisiert und sorgt damit für eine erhebliche Produktionssteigerung. Fries Maschinenbau als klassischer Zulieferer für Dreh- und Frästeile produziert neben Standardteilen auch Sonderanfertigungen und Einzelteile nach individuellem Kundenwunsch.

In nächster Nähe zum Werker
Die Bestückung der CNC-Maschine ist eine monotone Aufgabe, für die Fries eine automatisierte Lösung suchte. Systemintegrator Klaus Volland von Inex Werkzeugmaschinen hatte die passende Lösung parat: Einen sechsachsigen Leichtbauroboter des dänischen Herstellers Universal Robots (UR). Die Modelle UR5 und UR10 wiegen nur 18 beziehungsweise 28 Kilogramm mit einer Reichweite von 85 beziehungsweise 110 Zentimetern und können fünf respektive zehn Kilogramm schwere Teile heben. Ein Vorteil ist der integrierte Sicherheitsmodus der Roboter. Denn damit dürfen sie je nach Anwendung - und unter bestimmten Voraussetzungen ohne Schutzzaun - in nächster Nähe zum Menschen arbeiten. Im Gegensatz zu großen Robotern eignen sich die ohnehin kleinen UR-Roboter daher auch gut für den Einsatz in kleinen und mittleren Produktionen mit beschränkten Platzverhältnissen. Eine Risikoanalyse ist allerdings im Vorfeld erforderlich. Außerdem sind diese Roboter leicht zu transportieren und lassen sich in kleinen Betrieben an verschiedenen Maschinen einsetzen.

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Der Roboter kann ohne Schutzzaun eingesetzt werden. (Foto: Universal Robots)

Schnelle Umrüstung an der Maschine
Für die Entwicklung der Konstruktion bei Fries übernahm das Konstruktionsbüro Juka die Anlagengestaltung in CAD. Gleichzeitig testeten Systemintegrator Volland und Anwender Fries den Roboter auf seine verschiedenen Aufgaben hin und führten dafür unterschiedliche Vorversuche durch. Auf einer stabilen Gussplatte montiert, simulierten sie unterschiedliche Anwendungen. Dabei untersuchten die Techniker, wo etwa Rohteile aufgegriffen und abgelegt oder welche Maschinenrichtlinien beachtet werden müssen. Die Greifwerkzeuge wurden speziell entwickelt; die benötigten Bauteile stellt Fries in der eigenen Produktion selbst her. Knapp ein Jahr verging von der ersten Idee bis zur Installation der Anlage in der Produktionshalle. Dort ist die nur Eurogitterbox große Komplettlösung „Rohan“ seitdem im Einsatz. Zwei Vorratsschubladen mit Ladungsträgern für die jeweils zu handelnden Werkstücke sind stabil auf einem Palettensystem befestigt. Darauf montiert ist der Roboterarm UR10 von Universal Robots, der wahlweise mit einem Einfach- oder Doppelgreifer mit integrierter Mikroventilinsel ausgestattet ist. So können die Werkstücke optimal angesteuert werden. Über ein Schnellwechselsystem können die Greiferbacken oder beispielsweise auch ein Parallelgreifer in wenigen Sekunden auf einen Dreibackengreifer umgerüstet werden. Elektroleitungen und Schläuche werden im Roboter verbaut und sind damit weniger verschleißanfällig als wenn sie außen angebracht werden.

„Rohan“ ist eine steckerfertige, CE-konforme Komplettlösung, die sofort für verschiedene Einsatzgebiete, etwa auch für Induktivhärtprozesse oder bei Montageaufgaben, in Betrieb genommen werden kann. Je nach Größe und Gewicht der zu bearbeitenden Roh- oder Fertigteile kann der Robotertyp UR5 oder der größere Bruder UR10 integriert werden. Bei Fries Maschinenbau ist die Komplettlösung aktuell an einer CNC-Maschine im Einsatz und handelt dort einen Hartdrehprozess.

Der Roboter nimmt dabei zunächst mit einem Doppelgreifer Drehteile von den Ladungsträgern auf, fährt zu einer Umgreifstation, um in die richtige Position zu gelangen. Von dort aus fährt er geradeaus nach vorn in die CNC-Maschine, deren Schiebehaube sich in diesem Moment automatisch öffnet, und spannt das Teil zwischen die Drehbankspitzen der Maschine. Anschließend fährt der Roboter wieder heraus, die Schiebehaube schließt sich. Dann holt sich der UR10 das nächste Drehteil von den Ladungsträgern – und der Prozess beginnt erneut. Vor dem Einspannen des neuen Teils holt der Roboter das bereits bearbeitete Bauteil heraus und legt dann erst das neue ein. Alle sicherheitsrelevanten Befehle der CNC-Maschine werden dabei über den Roboter abgefragt und kommuniziert. Dasselbe gilt für die Greifer. Der Roboter unterstützt beim Bearbeiten von Stückzahlen zwischen 500 und 1.000 Teilen, ist einfach umprogrammierbar und wird auch bei kleinen Serien von nur zirka 50 Stück eingesetzt, berichtet Anwender Fries.

Rechts oder links? Ganz egal!
Die platzsparende und leichte Anlage kann innerhalb der Produktion in kürzester Zeit umgesetzt und so je nach Bedarf an mehreren Maschinen eingesetzt werden. Um auf ein unflexibles Schienensystem verzichten zu können, wurde die Anlage boden- eben konstruiert. Über ein spezielles Befestigungssystem kann die Maschine so mit einem Null-Punkt-Spannsystem am Boden schnell an- oder abmontiert werden. Zudem ist die Anlage spiegelbildlich aufgebaut. Das heißt, sie kann – je nachdem, auf welcher Seite sich die Steuerungen der Drehmaschinen befinden – links- oder rechtsseitig aufgestellt werden. Auf diese Weise ist die volle Zugänglichkeit zur Einsatzmaschine gewährleistet. Vor Inbetriebnahme wird die Anlage einfach vor die jeweilige Maschine gesetzt – je nach Anwendung sorgt ein schwenkbares Schutzgitter für die notwendige Sicherheit.     pb

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