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Vom Labor in die Fertigung

▶ Praxistaugliche Bin Picking Lösungen von Liebherr
Vom Labor in die Fertigung

Eine Vielzahl an Branchen, wie die Baumaschinen-, Automobil- und Nutzfahrzeugindustrie, der Maschinenbau oder Lohnfertiger, profitieren von „Bin Picking“-Lösungen zur intelligenten Werkstückentnahme – durch höhere Produktivität, mehr Effizienz in der Fertigung und die damit verbundene Lohnstückkostenreduzierung.

In nahezu jeder dieser Branchen werden die Rohteile als Schüttgut in Behältern angeliefert und müssen dann für die Weiterverarbeitung entnommen und lageorientiert den Folgeprozessen zugeführt werden. Das Bauteilspektrum, das beispielsweise in der Nutzfahrzeugindustrie für den Einsatz von „Bin Picking“-Lösungen in Frage kommt, umfasst zahlreiche Komponenten, die in Lkw-Getrieben und auch in der Bodenfahrgruppe zu finden sind: unter anderem Wellen, Räderteile, Achsschenkel oder Bremsbacken. Dieser Arbeitsschritt erfolgt meist manuell, obwohl die Tätigkeit kostenintensiv und körperlich belastend ist.
Genau hier setzen „Bin Picking“-Lösungen an. Sie entlasten den Mitarbeiter vor einer monotonen Dauerbelastung mit ergonomisch ungünstigen Verhältnissen und halten einen kontinuierlichen Fertigungsprozess aufrecht. Das Resultat ist eine höhere Produktivität, mehr Effizienz und eine damit verbundene Stückkostenreduzierung.
In der Praxis ist es mit dem Erkennen und Greifen der Bauteile aus dem Transportbehälter alleine jedoch noch nicht getan. Um dem Kunden eine für seine Bedürfnisse maßgeschneiderte Lösung anbieten zu können, sind eine Vielzahl zusätzlicher Bausteine erforderlich. Hier bietet Liebherr rund um den Prozess innovative Lösungen an, die ein solches System erst zu einem erfolgreichen „Mitarbeiter“ in der Fertigung werden lassen.
Flexibilität aus dem Baukasten
Jeder Kunde hat unterschiedliche Anforderungen an den Prozess. Um dieser Forderung gerecht zu werden und dennoch auf standardisierte Einheiten zurückgreifen zu können, bietet Liebherr ein modulares Baukastensystem an. Es besteht aus zwei Grundmodulen, dem Zuführ- und Handlingmodul. Diese können je nach Aufgabenstellung mit einem kundenspezifischen Options- und Ausgabemodul kombiniert werden.
Das Zuführmodul ist in der Basisversion als Zweiplatz- und auch als Dreiplatzausführung erhältlich. Dies ermöglicht es, auf unterschiedliche Produktionskennzahlen pro Werkstück reagieren zu können. So können zwei Bereitstellplätze mit einem „high runner“-Werkstück und ein weiterer Bereitstellplatz mit einem anderen „low runner“-Werkstück bestückt werden. Die Verifizierung der Bauteile erfolgt mittels eines Barcodesystems. Eine verschiebbare Abdeckung innerhalb des Zuführmoduls ermöglicht ein hauptzeitparalleles Be- und Entladen der „Bin Picking“-Anlage, welches einen Produktionsbetrieb ohne Unterbrechung aufrecht erhält.
Neben der Flexibilität bietet der modulare Aufbau weitere Vorteile. „Das Positionieren der Grundkomponenten Roboter, Visionsystem und Ablageplätze für Behälter innerhalb einer Zelle ist oft aufgrund unterschiedlicher geometrischer Ausgangssituationen zeit- und kostenintensiv. Entsprechend war die Überlegung, das System hakenfertig mit vorkonfigurierten Modulen zu liefern“, erläutert Michael Appel, Gebietsverkaufsleiter Automationssysteme bei der Liebherr-Verzahntechnik GmbH.
Das Zuführmodul mit integriertem 3D-Visionsystem für die Bauteilbehälter und das Handlingmodul mit Roboter, Schaltschrank und Bedienpult sind durch ein mechanisches und elektrisches Stecksystem gekoppelt. Das Positionieren und Einrichten der einzelnen Komponenten vereinfacht sich dadurch signifikant. So entstehen die Kostenvorteile bereits während der Installation.
Die Liebherr spezifische Ausführung des Handlinggerätes mit acht statt der marktüblichen sechs Achsen kommt immer dann zum Einsatz, wenn der Fokus auf Entnahmehäufigkeit und Entleerungsgrad der Behälter liegt. Sie ermöglicht den kollisionsfreien Zugriff und die komplette Werkstückentnahme aus tiefen Transportbehältern – auch bei verschlissenen, deformierten oder reparaturgeschweißten Kisten. Dies ist ohne die zum Patent angemeldeten Zusatzachsen nur bedingt möglich. Unterstützt wird die Verfügbarkeit des Systems durch integrierte Ausgleichseinheiten mit Sensorik, die eine Beschädigung der Greifer bei Überlast vermeiden.
Liebherr bietet eine neue Bedienoberfläche, mit der die Anlagen einfach umkonfiguriert werden können. Die Roboterfachkraft kann mit der intuitiven Bedienoberfläche neue Werkstückdaten einlernen. Die erforderlichen Greifpunkte können bequem per Eingabemaske oder durch Ziehen in der 3D-Umgebung angepasst werden. Ladungsträger und Hindernisse werden per CAD-Modell eingeladen oder durch Angabe der Abmessungen erstellt und positioniert. So können neben den Werkstücken, Kisten und Greifer in kurzer Zeit eingelernt werden. Auch alle weiteren Einstellungen wie die Ablageposition der Werkstücke oder die Achsbeschränkungen des Roboters sind über die Oberfläche konfigurierbar. Die neue Oberfläche unterstützt die Roboterfachkraft zudem bei der Einstellung der Erkennungsparameter und Einstellung von Entnahmestrategien.
In der Produktion sorgt die neue Oberfläche für Übersichtlichkeit hinsichtlich des Anlagenzustands. Fehlermeldungen werden im Klartext angezeigt, so dass eine Störungsbehebung unkompliziert und schnell stattfinden kann. Auch die Funktion der möglichen Zusatzeinrichtungen wie zum Beispiel Lasereinheiten, Zu- und Abführbänder oder Portalsysteme kann auf der HMI-Oberfläche visualisiert werden. Ein wichtiger Bestandteil für eine prozesssichere und schnelle Teileentnahme ist die im Softwarepaket integrierte Achsbahnplanung mit Kollisionsbetrachtung. Diese berücksichtigt ganzheitlich den Weg des Werkstücks von der Quelle (Transportbehälter) bis hin zum Ziel (z. B. Bearbeitungsmaschine). Damit wird das Werkstück wenn möglich bereits so aus dem Behälter entnommen wie es später abgelegt werden muss. Umgreifstrategien werden so weitgehend vermieden.
Zusatzeinrichtungen
Neben dem Ziel der automatisierten Entnahme der Werkstücke gibt es noch eine Vielzahl von weiteren Zusatzaufgaben, die in eine Fertigungszelle prozesssicher integriert werden können. Dies sind sowohl manuelle Tätigkeiten als auch nachgeschaltete Prozesse, wie zum Beispiel die Rohteilverifizierung, das Vermessen von Bauteilen oder das Lasermarkieren mit einem 2D-Matrix-Code. Hier bietet Liebherr aus seinem umfangreichen Portfolio die entsprechenden Lösungen.
Liebherr-Verzahntechnik GmbH

Der Autor
Michael Appel, Gebietsverkaufsleiter, Liebherr-Verzahntechnik GmbH.
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