Kollaborativer Roboter automatisiert Koordinatenmessgerät

Cobot macht Kalibrierung produktiver

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Beim Kalibrierdienstleister Perschmann automatisiert der sensitive Kuka-Roboter LBR iiwa die Bestückung eines Hexagon-Koordinatenmessgeräts (KMG). Über Datamatrix-Codes teilen die Messmittel der Anlage mit, welche Messungen vorgenommen werden sollen.

„Ein menschliches Haar ist in etwa 50 µm dick, die Fäden einer Spinne ca. 5 µm. Die Genauigkeit, mit der wir bei
Perschmann Calibration Messmittel kalibrieren, beträgt ca. 0,5 µm“, erläutert Dr. Detlef Rübesame, Geschäftsleiter Technik der Perschmann Calibration GmbH. Der Kalibrierdienstleister aus Braunschweig ist auf die Kalibrierung von Handmessmitteln spezialisiert; unter anderem werden Lehren wie Dorne und Einstellringe hochpräzise geprüft. Die Messmittel müssen in regelmäßigen Abständen kalibriert werden. Der Kundenstamm besteht vor allem aus Unternehmen aus dem klassischen Maschinenbau, der Automobilbranche oder aus dem Flugzeugbau. Die Kunden setzen die Messmittel zur Qualitätssicherung ihrer Fertigungsprozesse ein.

Messmittel müssen nach ISO-9001- Norm regelmäßig kalibriert werden, um die internationalen Qualitätsstandards zu erfüllen. Im Kalibrierungsprozess werden so exakte Werte gemessen, dass sogar kleine Staubpartikel die Messung beeinflussen können. Auch die Temperatur beeinflusst das Messergebnis. Daher wird nicht nur die Temperatur im Messraum konstant gehalten, auch die Messmittel werden für eine definierte Zeit klimatisiert.

„Das Unternehmen Hexagon, von dem auch das Koordinatenmessgerät stammt, hat uns in Zusammenarbeit mit Kuka ein Konzept vorgestellt, wie wir unseren Kalibrierungsprozess automatisieren können, um viele verschiedene Messmittel in kürzerer Zeit kalibrieren zu können. Die Idee haben wir gleich aufgegriffen“, berichtet
Rübesame. Seit Dezember 2017 steht nun bei Perschmann ein Kuka Flexfellow – eine
mobile Plattform, auf der ein sensitiver LBR-iiwa-Roboter verbaut ist.

Der Roboter, der auch zur Mensch-Roboter-Kollaboration (MRK) geeignet ist, arbeitet dabei im Drei-Schicht-Betrieb, um feinfühlig verschiedene Messmittel aus einem Materialbereitstellwagen aufzugreifen und diese dem ultra-hochgenauen Leitz PMM-C KMG zum Kalibrieren zuzuführen.

Vorteil: Der Vorgang wird verkürzt und der Kalibrierungsprozess kann kundenorientierter ausgerichtet werden, denn Sammelbearbeitungen verschiedener Messmittel sind mit dem Leichtbauroboter kein Problem mehr. „Die Automatisierung ist sinnvoll, da wir mit sehr großer Stückzahl arbeiten. Außerdem ist die Anlage so abgestimmt, dass sie auch längere Zeit autonom arbeiten kann“, erklärt Rübesame.

Autonome Nachtschicht

Das Messmittel selbst steuert den Messvorgang. Mit einem Data-Matrix-Code (DMC) leitet es alle wichtigen Informationen wie Messmittelart oder Durchmesser an das KMG weiter. So kann das KMG die Messung selbstständig einleiten, ein Eingriff eines Mitarbeiters ist nicht mehr notwendig. Und da der Roboter erkennt, wenn ein Fach leer ist und daraufhin eigenständig das nächste volle Fach ansteuert, kann der
Roboter die Nachtschicht autonom durcharbeiten. Die Mitarbeiter finden am nächsten Morgen ein fertig kalibriertes Abladesystem vor.

Im ersten Arbeitsschritt bewegt sich der LBR iiwa zur ersten Transporteinheit und prüft, ob sich in den Rutschen Messmittel befinden. Anschließend entnimmt er diese und führt sie in der richtigen Position dem Lesegerät zu. Neben dem Scannen wird das Messmittel mit Luft abgeblasen, um Staub zu beseitigen und die Messung nicht zu verfälschen. Nachdem das System erkannt hat, um welches Messmittel es sich handelt, spannt es der LBR iiwa in die Aufspannvorrichtung. Anschließend beginnt das KMG den Kalibriervorgang. Wenn dieser Prozess abgeschlossen ist, greift der Roboter das Messmittel wieder auf und platziert es in der zweiten Transporteinheit. Währenddessen werden die Informationen über den Kalibriervorgang an einen Computer übermittelt, wo das Zertifikat für jedes Bauteil erstellt wird.

Mit dem LBR iiwa hat Perschmann also die Möglichkeit, rund um die Uhr zu kalibrieren – und das sogar in zwei unterschiedlichen Modi: Während tagsüber die Produktion im sicheren, langsameren MRK-Modus läuft, kann über Nacht, wenn sich keine Menschen im Arbeitsbereich des Roboters aufhalten, in den vollautomatischen Modus umgestellt werden. Der LBR iiwa arbeitet dann mit der zehnfachen Geschwindigkeit, weil im mannlosen Betrieb andere Sicherheitsbestimmungen gelten. Durch die zusätzliche, vollautomatische Kalibrierung in der Nachtschicht gewinnt Perschmann zusätzlich Prüfkapazitäten.

Kuka AG
www.kuka.com



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