Gemeinschaftsprojekt für die automatisierte Bearbeitung von Werkstücken und Paletten Modulare Roboterzelle schafft Flexibilität

Gemeinschaftsprojekt für die automatisierte Bearbeitung von Werkstücken und Paletten

Modulare Roboterzelle schafft Flexibilität

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In einem Gemeinschaftsprojekt haben Vischer & Bolli und HBI Robotics eine flexible Automationslösung entwickelt. Sie ermöglicht eine automatisierte Bearbeitung von Werkstücken bis 500 kg und Palettengrößen bis 800 x 800 mm und integriert Paletten-, Werkstück- und Werkzeughandling inklusive Spanntechnik.

Bei der automatisierten Bearbeitung großer Werkstücke wird die Spanntechnik in der Regel separat betrachtet, denn die Anforderungen von Anwendern und Maschinenherstellern können unterschiedlicher bzw. werkstückspezifischer kaum sein. In diesem Bereich gilt Vischer & Bolli seit Jahren als führend. Zahlreiche Projekte, beispielsweise in der Zylinderkopf- und Motorenblockfertigung bei den führenden Premium-Automobilherstellern sprechen für sich.

Bei kleineren Werkstücken dagegen – ob kleine oder mittlere Serie – war es bisher üblich, dass bei automatisierten Fertigungszellen die Spanntechnik extern zugekauft wurde. Im Zuge der zunehmenden Automatisierung macht diese Vorgehensweise allerdings kaum noch Sinn. Gefragt sind Komplettlösungen aus einer Hand, denn das Handling und die Spanntechnik sind nicht mehr zu trennen.

So hatten Marcel Haltiner, Geschäftsführer von Vischer & Bolli, und Harald Bader, Geschäftsführer der HBI Robotics, die Idee zu einem Gemeinschaftsprojekt in Form einer Roboterzelle, die sich in fünf Stufen modular aufbauen lässt. Die Basis dafür bilden die modularen Palettier-Systeme pts für eine direkte Werkstückbeladung mit automatisiertem Vorrichtungswechsel. In einem zweiten Schritt lassen sich die Palettier-Systeme mit der vb-Roboterzelle ergänzen.

In den weiteren Ausbaustufen werden ein Werkzeughaltermagazin für direkte Werkstückbeladung, Regalsysteme plus Rüstplatz angeboten. Das High-End definiert eine vb-Roboterzelle mit Regalsystemen für direkte Vorrichtungs- und Werkstückbeladung sowie einem zweifachen Rüstplatz plus der Palettier-Systeme. Zusätzlich lässt sich die Zelle auch noch mit einem Werkzeughaltermagazin ergänzen. Inklusive der kompletten Spanntechnik, ob pneumatische oder hydraulische Sondervorrichtungen, Vakuum- und Magnetplatten oder auch die Nullpunktspannsysteme vb-Dock-Lock.

Welch enormen Stellenwert dieser modulare Aufbau bei der Entwicklung der Roboterzelle hatte, macht beispielsweise das Handling der Vorrichtungen deutlich. So lässt sich selbst in den Palettier-Systemen eine bestimmte Anzahl von Vorrichtungen ein- und auswechseln. Auf eine größere Zelle muss erst dann zurückgegriffen werden, wenn die Abmessungen oder Anzahl von Vorrichtungen zu groß werden. Der Vorteil: der Platzbedarf und die Höhe der Investition lassen sich auf ein Minimum beschränken. Alle diese Komponenten können aber bei einem späteren Ausbau weiter verwendet werden.

Haltiner sieht eine Reihe entscheidender Vorteile in dieser Komplettlösung: „Die Problematik für Anwender, ob in der Teile- und Prototypenfertigung oder auch dem Werkzeug- und Formenbau, ist bislang doch, dass sie bei der Automatisierungslösung nur zwischen ‚entweder/oder‘ wählen können. Bei Roboterzellen muss die Spanntechnik zudem extern zugekauft werden. Die vb-Roboterzelle dagegen ist nicht nur modular aufgebaut. Im Gegensatz zu herkömmlichen Automatisierungslösungen sind wir damit auch in der Lage, sowohl Werkstücke als auch Paletten zu greifen. Das heißt, wir vereinen hier das Paletten-, Werkstück und auch das Werkzeughandling, inklusive der gesamten Spanntechnik. Unser zentrales Ziel war es, damit alles aus einer Hand anzubieten.“

Für mannlose Schichten optimal organisiert

Der konkrete Anwendernutzen liegt allerdings nicht nur im modularen Aufbau oder dem flexiblen Handling, sondern auch in der Tatsache, dass mit der vb-Roboterzelle unabhängig von Losgrößen über drei mannlose Schichten gefertigt werden kann. Im Vergleich zu herkömmlichen Fertigungszellen, die meist ausschließlich mit Paletten arbeiten, führt eine kurze Taktzeit bei Auftragsende schnell zu einem Stillstand der Anlage.

Bei kleinen und mittleren Serien muss man sich in diesen Fällen deshalb anders organisieren. Eine Vorrichtung, über die 1000 Werkstücke gewechselt werden können, ist nur eine Möglichkeit, um die Autonomie der Anlage zu steigern. Gleichzeitig reduziert sich so die Amortisationszeit. Eine weitere Variante bietet die vb-Roboterzelle mit dem Palettiersystem, das beispielsweise 10 Paletten bei einer Werkstückhöhe von 55 mm bis zu 60 Bauteile fasst. Damit wird selbst bei einer kurzen Taktzeit von nur einer Minute eine Gesamtlaufzeit von 10 Stunden möglich. Bei noch geringeren Taktzeiten von 12 Sekunden lässt sich so das mannlose Bearbeiten sogar bis auf 26 Stunden ausweiten.

Der Rüstplatz lässt sich sowohl für komplexe Werkstücke als auch für „Dauerläufer“ nutzen. Auch hier kommt die Spanntechnik von Vischer & Bolli zum Einsatz, denn es wird nur das Werkstück gewechselt. Dazu bietet Vischer & Bolli für Maschinen ohne Drehdurchführungen einen Drehmoment-Schrauber an, der pneumatisch aktiviert wird und den Schraubstock selbsttätig öffnet und schließt.

Arthur Klinger, Geschäftsführer der KPI Engineering und maßgeblich bei der Entwicklung beteiligt, sieht die Vorteile aber auch im flexiblen Aufbau der Anlage: „Ich habe recherchiert und keine vergleichbare Lösung am Markt entdeckt. Der Anwender kann mit diesem modularen Aufbau frei wählen, was er damit abdecken will. Ob am Rüstplatz manuell in Vorrichtungen spannen, Vorrichtungen über Roboter bestücken, Einzelteil oder Serienfertigung.“ Die Flexibilität gelte auch hinsichtlich des Roboters. „Bei diesem Projekt hat uns das Unternehmen Kuka maßgeblich unterstützt, deshalb sehen wir diesen Roboter als Standard“, erläutert Klinger, „aber natürlich kann der Anwender auch den Roboter frei wählen. Zudem kann er die Zelle je nach Bedarf optimieren oder ausweiten.“

Solch eine Option ist beispielsweise der Ausbau für Schüttgutbehälter oder die Integration von Wasch- oder Prüfprozessen. In der Standardversion dagegen ist bereits eine Kolbenstellungskontrolle (Ölmengenmessung) für die Spannfunktion sowie auch eine pneumatische Auflagekontrolle integriert. Ein Standard, der im mannlosen Betrieb durchaus Sinn macht, denn bei einer Fehlspannung wird der Roboter bzw. die Maschine sofort gestoppt.

So ist Vischer & Bolli mit dieser Automatisierung inklusive der kompletten Spanntechnik ein Konzept gelungen, das nicht nur einer großen Teilevielfalt, sondern auch geringem Platzbedarf und hoher Effizienz sowie Flexibilität gerecht wird. In die vb-Roboterzelle lassen sich zudem problemlos weitere Verfahren wie beispielsweise Prüfen, Messen oder auch Waschen integrieren.

Vischer & Bolli GmbH Werkzeug- und Spanntechnik
www.vb-tools.com
EMO Halle 4 Stand A06

HBI Robotics GmbH
www.hbi-robotics.de

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