ABB ist ein führender Anbieter von Industrierobotern, modularen Fertigungszellen und Service. Der starke Fokus auf Lösungen hilft Herstellern die Produktivität, Produktqualität und Arbeitssicherheit entscheidend zu verbessern. ABB hat weltweit mehr als 250 000 Roboter installiert, davon etwa 40 000 im Bereich der Maschinenbedienung.
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Automatisierung wird zum allgemeinen Trend. Die Frage, ob automatisiert werden soll, ist längst überholt. Heute stellt sich die Frage: Wie sieht eine sinnvolle Automation für die eigene Produktion aus? Wie werden die Teile gefördert? Wird ein Visionsystem benötigt? Welche Komponenten werden für die individuelle Anwendung benötigt? ABB stellt hier ein umfangreiches Wertschöpfungsmodell von der Komponente bis zum System aus einer Hand zur Verfügung. Durch die starke Partnerschaft mit spezialisierten Unternehmen (den ABB Value Providern) gelingt es, die Möglichkeiten vollständig zu nutzen und jedem Kunden die optimale Lösung zu bieten.
Das Angebot von ABB und ihren Partnern umfasst für die flexible Werkzeugmaschinenbedienung weit mehr als nur Roboter. Neben Einzelkomponenten wie Vision- oder Greiferwechselsystemen, sind komplette Plug-&-Play-Zellenlösungen bereits mit Teilezuführsystem, Kamerasystem, Greifern, Bearbeitungswerkzeugen und vielen weiteren optionalen Komponenten ausgestattet. Die Auslastung einer Werkzeugmaschine wird durch den Einsatz von roboterbasierter Automatisierungstechnik planbar und maßgeblich erhöht. Allgemein liegt die Spindelauslastung einer manuell bedienten Werkzeugmaschine bei circa 60 %. Mit dem Einsatz von Robotertechnik kann diese Auslastung auf bis zu 90 % erhöht werden. Dies reduziert die Amortisationszeit der Gesamtanlage deutlich und sorgt für höhere Renditen bei der Investition.
Sinnvoll automatisieren
Hat man sich grundsätzlich für eine roboterbasierte Werkzeugmaschinenbedienung entschieden, stellt sich häufig die Frage, ob pro Werkzeugmaschine ein Roboter eingesetzt werden soll oder ob ein Roboter auch mehrere Maschinen bedienen kann. Unternehmen wünschen sich eine klare Antwort auf diese Frage, aber wie so oft ist die Antwort: Es kommt darauf an.
Zunächst lässt sich allgemein konstatieren, dass beim Einsatz von einem Roboter pro Werkzeugmaschine die Gesamtzykluszeiten gering gehalten werden können. Dies gelingt insbesondere dann, wenn der Roboter auch noch weiter Prozessschritte, wie zum Beispiel das Entgraten oder Reinigen von Bauteilen, übernimmt. In Anlagen, in denen ein Roboter mehrere Werkzeugmaschinen bedient, ist die Zykluszeit für die Bearbeitung der Teile hingegen relativ lang und der Roboter hat genügend Zeit, um die weiteren Maschinen zu bedienen.
Neben der Zykluszeit gibt es eine Reihe weiterer Kriterien, die bei der Entscheidung helfen, ob ein Roboter nur eine oder mehrere Werkzeugmaschinen bedienen sollte. Das Gewicht der zu handhabenden Werkstücke ist eines dieser Kriterien. Schwere Werkstücke mit 30 kg und mehr benötigen einen entsprechend großen Roboter. Je größer der Roboter, desto größer ist seine Handhabungskapazität und Reichweite. Kommt also, bedingt durch das Gewicht der Werkstücke, ein großer Roboter zum Einsatz, ist es nur sinnvoll, auch die bauartbedingte Reichweite auszunutzen und den Roboter zwei Maschinen bedienen zu lassen.
Auch die zu fertigende Losgröße hat einen entscheidenden Einfluss darauf, wie automatisiert wird. In der Vergangenheit wurde eine Automatisierung nur für große Losgrößen mit hunderttausenden von Teilen pro Jahr umgesetzt. Heute ist durch den Einsatz von Bildverarbeitungslösungen auch eine Automatisierung von kleinsten Losgrößen möglich. Durch intelligente Bedienkonzepte wird die Einrichtung der Automatisierungslösungen stark vereinfacht und benötigt kaum Programmierkenntnisse.
Speziell in der Massenproduktion ist es sinnvoll, einen Roboter für mehrere Maschinen einzusetzen, da keine Umrüstungen notwendig sind und häufig die Bearbeitungszeit für die Teile genügend Raum für die Bedienung weiterer Maschinen lässt. Der Zugang zur Maschine wird weniger gebraucht und ein Nebeneinander von Mensch und Roboter ist nicht gewünscht.
Bei kleinen Losgrößen ist hingegen mehr Flexibilität gefragt. In diesem Fall ist es sinnvoll, pro Werkzeugmaschine einen Roboter einzusetzen. Das Umrüsten kann dann in der Regel schneller und einfacher erfolgen, ohne dass eine zweite Maschine beeinträchtigt wird. Werden jedoch gleiche oder sehr ähnliche Teile auf allen Maschinen produziert, kann auch eine Mehrmaschinenbedienung in Betracht gezogen werden. In diesem Fall sind ausgeklügelte Sicherheitskonzepte notwendig, damit eine Maschine auch während des vollen Betriebes der anderen Maschinen umgerüstet werden kann, ohne dass ein Stillstand entsteht.
Des Weiteren hat auch die Wahl der Greiftechnik Einfluss auf die Entscheidung, wie automatisiert wird. Wenn mehrere Maschinen mit unterschiedlichen Werkstücken bedient werden sollen oder häufig umgerüstet wird, benötigt man einen flexiblen Greifer beziehungsweise ein Wechselsystem.
Ziel der Automatisierung ist immer das Erreichen der niedrigsten Produktionskosten. Wenn ein Roboter mehrere Maschinen bedienen soll, ist darauf zu achten, dass alle Maschinen gut ausgelastet sind und nicht zu lange stillstehen. Werden mehrere Maschinen bedient, bei der die individuellen Bearbeitungszeiten unterschiedlich lang sind, sollte die schnellste Maschine die anderen „überholen“ können. Dies kann durch geschickte Kommunikation mit dem Roboter erreicht werden, der von den Maschinen rechtzeitig mitgeteilt bekommt, wann diese fertig sind. Dadurch sind verschiedene Bedienungsstrategien möglich.
Exakte Simulation
Die genannten Kriterien Zykluszeit, Gewicht der Werkstücke, Losgröße, Greiftechnik und optimale Maschinenauslastung helfen bei der Bewertung, ob ein Roboter pro Werkzeugmaschine oder ein Roboter für mehrere Werkzeugmaschinen eingesetzt werden sollte. Dank der leistungsstarken Simulations- und Offline-Programmiersoftware RobotStudio ist es zudem möglich, die roboterbasierte Werkzeugmaschinenbedienung am PC zu planen und simulieren. RobotStudio basiert auf dem so genannten Virtual Controller, einer exakten Kopie der Originalsoftware, die den Roboter in Produktionsprozessen steuert. So sind realistische Simulationen möglich, denn zum Einsatz kommen exakt die Daten und Konfigurationen, die auch in der realen Produktion zum Einsatz kommen.
Anwender erhalten von ABB eine Komplettberatung aus einer Hand. Angefangen bei der Wahl der sinnvollsten Automatisierungslösung, über die detaillierte Anlagenplanung und -simulation, bis hin zur Inbetriebnahme und Wartung; ABB steht mit umfassendem Prozess-Knowhow und maßgeschneiderten Produkten stets an der Seite des Kunden.
ABB Automation GmbH
Der Autor
Frank-Peter Kirgis,Global Business Line Manager Handling & Machining, ABB.
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