Für Daimlers Nutzfahrzeug-Produktion hat Boll Automation mit einem Kuka-Roboter eine Vision-basierte Entnahme von Rohren zur Achsenherstellung realisiert. An dem Standort fertigt Daimler Achsen für leichte bis schwere Nutzfahrzeuge. Mit der Automationslösung hat man sowohl die Mitarbeiter entlastet als auch die Wirtschaftlichkeit erhöht.
Bei dem ausgewählten Standort handelt es sich um ein Werk, in dem Achsen für leichte bis schwere Nutzfahrzeuge produziert werden. Das Ziel war eine ergonomische Automationslösung, welche die Mitarbeiter deutlich entlastet. Zudem sei eine flexible Knickarmlösung gewünscht gewesen sowie eine höhere Wirtschaftlichkeit als bei der manuellen Entnahme. „Gelöst haben wir diese Anforderungen mit einer Systemlösung aus einem Kuka Roboter und dem Vision-System Binspect in einer sogenannten Bin Picking-Anlage“, berichtet Kai Helmstetter, Technischer Leiter von Boll Automation.
Die Kernkompetenzen von Boll Automation liegen in der Kombination von Robotik und Vision-Systemen mit optischer 100-Prozent-Prüfung in der Fertigung, u. a. für die Automobilindustrie. Der Kuka-Systempartner bietet der Automobil- und Nutzfahrzeugindustrie die Bin Picking-Anlagen zusammen mit der jeweils passenden Robotertechnologie an. Im Werk des Nutzfahrzeugherstellers wurde sie mit einem Kuka-Roboter vom Typ KR 210 R2700 Prime ausgestattet. „In Bezug auf Handhabungsgewicht und Reichweite hat sich dieser Robotertyp in den Voruntersuchungen als ideal erwiesen“, betont Helmstetter.
Der Roboter aus der KR Quantec Serie ist sehr steif und präzise. Er bietet Traglast von 210 kg und eine Reichweite von bis zu 2700 mm. Die Quantec prime-Roboter sind auf geringen Platzbedarf optimiert und erweitern gleichzeitig den ökonomischen Reichweitenbereich. Sie sind daher für eine effiziente Fertigung auf räumlich begrenzten Produktionsflächen besonders geeignet.
Laser-Triangulation liefert Daten für Greifpunkte
In der Bin Picking-Anlage wird das Vision-System stationär über einem Behälter mit ungeordnet liegenden Bauteilen platziert. „Binspect detektiert die Bauteillage mittels Laser-Triangulation und liefert die Positionsdaten möglicher Greifpunkte an den Bauteilen“, erklärt Helmstetter. Auf Basis dieser Positionsdaten erfolgt die Überprüfung der Erreichbarkeit sowie die Bahnplanung zum kollisionsfreien Ein- und Ausfahren.
Für den prozesssicheren Ablauf wird eine umfassende Störkonturbetrachtung zwischen Roboter und Greifer mit dem Behälter und der Anlagenperipherie durchgeführt. Abschließend werden Produktionsteile entnommen, die dann direkt dem nachfolgenden Fertigungsprozess zugeführt werden können. Der eingesetzte Magnetgreifer sorgt im Gegensatz zu Greiferfingern dafür, dass eng aneinander liegende Rohre problemlos entnommen werden. Zudem ist mit ihm das Handling von Rohren mit unterschiedlichen Durchmessern ohne Greiferwechsel gewährleistet.
Der Prozess in der Bin Picking-Anlage startet mit dem Scanvorgang einer neu bereitgestellten Kiste. Das Ergebnis wird am Monitor simuliert und die kollisionsfreie Bahn des Roboters innerhalb weniger 1/10 Sekunden geplant. Der Roboter entnimmt mit dem Magnetgreifer das am einfachsten zu erreichende Rohr aus der Kiste und legt es auf die Prüfstation. Diese erkennt den jeweiligen Rohrtyp und signalisiert dem Roboter, das Bauteil auf dem Warenträger abzulegen. Sollte sich ein falscher Rohrtyp eingeschleust haben, wird dies erkannt und das falsche Rohr über eine NIO-Ablage ausgeschleust.
Ist das letzte Rohr aus der Kiste entnommen, verfährt das Vision-System automatisch über die nächste volle Kiste, um unverzüglich weitere Rohre zu entnehmen. Gleichzeitig kann die leere Kiste im laufenden Betrieb gegen eine volle Kiste ausgetauscht werden, um Stillstandzeiten zu vermeiden. Zudem erfolgt im Anschluss an den Entladeprozess nahtlos der nächste Schritt der Prozesskette.
Die Vorteile der Systemlösung sind vielfältig: Ein stabiler Betrieb auch in rauen Umgebungen, keine Rüstzeiten, die volle Nutzung der Flexibilität einer Roboterzelle, Unempfindlichkeit gegenüber Fremdlicht durch das 3D-Scanverfahren sowie eine Ausführung in der Schutzklasse IP65. Innovative Softwarelösungen sorgen zudem für kurze, praxistaugliche Taktzeiten bei hoher Anlagenverfügbarkeit. ■
Kuka Roboter GmbHwwww.kuka.com MB Halle 8 Stand A69
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