Intelligente Zerspanungszelle: Roboter bedient zwei Bearbeitungszentren

Greifer schickt Daten bis in die Cloud

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In der Produktion bei Kuka hat die Zukunft bereits Einzug gehalten: Eine voll automatisierte und vernetzte Roboterzelle mit zwei integrierten Heller-Bearbeitungszentren vereint die analoge und digitale Welt der smarten Produktion. Die Verbindung zur digitalen Welt erfolgt durch die Vernetzung aller beteiligten Komponenten miteinander und mit der Kuka Cloud. Autor: Gregor Neumann, Medien & Kommunikation, Zimmer Group

Es liegt der Geruch von Metallspänen und Kühlschmierstoffen in der Luft: In der Zerspanung in Halle 10 des Augsburger Automatisierungs-Spezialisten Kuka werden Rohteile zerspant, entgratet und so für die Weiterverarbeitung in der Roboter-Produktion vorbereitet. Mit der voll automatisierten, vernetzten Roboterzelle, in die zwei Heller-Bearbeitungszentren integriert sind, verbindet Kuka die analoge mit der digitalen Welt und erweckt das Internet der Dinge zum Leben. Vor dieser Zelle stehen wir nun: einer smarten Produktionszelle, vernetzt mit einer IIoT-Plattform, in die zwei Heller-Bearbeitungszentren integriert sind und ein Roboter für hohe Traglasten aus der KR-Fortec-Familie in der Mitte auf der Lineareinheit KL 1500–3 montiert ist.

Der Sechsachser trägt zum Bau seiner „Artgenossen“ bei. Er nimmt gusseiserne Roboterbauteile mithilfe pneumatischer Greifer von Zimmer auf. Dabei bedient er sich aus einem großen Pool an vorrätigen Greifern, dem sogenannten Greiferbahnhof, und wählt den jeweils für den entsprechenden Arbeitsschritt passenden Greifer aus.

Anschließend führt der Roboter die Gussbauteile einem der zwei Heller-Bearbeitungszentren zum Zerspanen zu. Dort werden die Bauteile dann gebohrt und gefräst. In der Außenposition werden sie vom Roboter noch entgratet und anschließend entnommen, bevor sie an die Qualitätsprüfung weitergeleitet werden. Um beide Bearbeitungszentren aus insgesamt vier Zuführstationen versorgen zu können, ist der Roboter auf der ca. 10 m langen Lineareinheit KL 1500–3 verbaut.

Kurze Taktzeiten

Der Roboter fährt seit Januar 2015 kurze Taktzeiten und bearbeitet seitdem täglich Grundkörper, Arme und Karusselle für den Bau neuer Industrieroboter. Um diese unterschiedlichen Aufgaben meistern zu können, greift der KR Fortec auf eine Spindel mit Werkzeugen und verschiedene Greifer der Rheinauer Zimmer Group zurück.

Die Motive von Kuka, für ihre Handlingaufgaben Greifer von Zimmer einzusetzen, sind vielfältig: „Mit der Zimmer GmbH arbeiten wir schon seit mehreren Jahren in verschiedenen Projekten erfolgreich zusammen“, erzählt Harald Müller, Projektleiter im Bereich der Steuerungstechnik bei Kuka. „Bei der Planung zur Automatisierung zweier CNC-Bearbeitungszentren in unserer Zerspanung fiel die Entscheidung auf die Greifertechnologie von Zimmer, da uns in erster Linie der technische Lösungsansatz bei der Roboterbeladung für das automatische Werkzeughandling und die selbstzentrierenden Spannvorrichtungen überzeugt haben. Das Hineindenken in die komplette Anlage und das Einbringen von Kompetenzen waren weitere wesentliche Aspekte, die zu der Entscheidung geführt haben. Nicht zuletzt hat aber auch das Preis-Leistungs-Verhältnis gepasst.“

Greifer verbunden mit der digitalen Welt

Die Mehrheit der Greifer in der Zelle sind mechanische Komponenten (pneumatisch angetrieben). Diese werden über eines der 5/2-Wegeventile in der Zentralhand angesteuert. Zusätzlich sind induktive Sensoren verbaut worden, welche den aktuellen Zustand des Greifers (offen/geschlossen) erfassen. Des Weiteren wurde eine optische Bauteilkontrolle integriert, um feststellen zu können, ob der Roboter das Werkstück richtig aufgenommen hat.

Kuka geht nun einen Schritt weiter und verbindet die Greifer mit der digitalen Welt, indem alle beteiligten Komponenten miteinander und mit der Cloud vernetzt wurden. Das bedeutet, dass nicht nur Kuka-Produkte in die Smart-Production-Umgebung eingebunden sind, sondern alle aktiven Komponenten der Zelle ebenfalls. Die Daten werden in der Kuka Connectivity Box zusammengeführt und an die Cloud weitergereicht. In der Cloud erfolgen Dienste wie Authentifizierung, Datenverarbeitung, vorausschauende Wartung und Ereignisauswertung.

Eine dynamische Infografik (Abb. 3) veranschaulicht als Beispiel, wie sämtliche Daten des Zimmer-Werkzeugwechslers in einem übersichtlichen Dashboard dargestellt werden. Auf diese Weise haben Werker, Instandhaltung und Management zu jeder Zeit und an jedem Ort die volle Übersicht und Kontrolle über diesen Teil des Produktionsprozesses:

  • Die Status-Kachel (a) bietet dabei allgemeine Informationen über die Anlage und gibt einen Überblick über den Anlagenzustand.
  • Die Betriebsdauer-Kachel (b) liefert eine Übersicht über den Servicestatus und präzise Wartungsinformationen für alle Greifer.
  • Das Instrument zur vorbeugenden Wartung (c) zählt die exakten Zyklen für jedes Werkzeug.
  • Das Wartungsinstrument (d) zeigt die Laufzeitservices an, die im technischen Handbuch angegeben sind.
  • Die beiden letzten Kacheln zeigen, ob das Werkzeug gegriffen wurde (e) und ob der Greifer noch aktiv
    ist (f).

Zimmer GmbH
www.zimmer-group.com

Kuka AG
www.kuka.com

Gebr. Heller Maschinenfabrik GmbH
www.heller.biz

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