CASE STUDY

Author: Ulrike Kroehling KUKA Roboter GmbH Ulrike.Kroehling@kuka.com www.kuka.com

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Der Tausendsassa

KUKA Roboter in einer modularen Zelle schafft einzigartige Flexibilität

Modular. So lautet das Zauberwort der vb-Roboterzelle, die die Vischer & Bolli GmbH und die HBi Robotics GmbH in Zusammenarbeit entwickelt haben. Je nach Anforderung kann die Zelle

aus unterschiedlichen Modulen zusammengestellt werden. Im Zentrum ist ein KUKA Roboter

vom Typ KR 60HA R 2000 integriert. Dieser kann unter anderem zwischen einem und 1.000 Werkstücken wechseln, bei zwölf Sekunden Taktzeit 26 Stunden am Stück autonom arbeiten

sowie Werkzeugmaschinen mit Werkstücken, Vorrichtungen und Werkzeugen rüsten.

Wirtschaftlicher, schneller und genauer produzieren, so lauten die aktuellen Anforderungen

in der Metallbranche. Nur intelligente, roboterbasierte Lösungen können die Produktivität,

beispielsweise die von Werkzeugmaschinen, deutlich erhöhen. Dieser Herausforderung hat

sich Marcel Haltiner, Geschäftsführer der Vischer & Bolli GmbH aus Lindau am Bodensee,

gestellt: „Die Automatisierung in der Metallbranche schreitet immer weiter voran. Das

bedeutet aber auch, dass einzelne Prozessschritte wie etwa Werkstückhandling und

Spanntechnik nicht mehr voneinander zu trennen sind.“ Zusammen mit Harald Bader,

Geschäftsführer der HBi Robotics GmbH, hat Haltiner eine modulare Roboterzelle

entwickelt. Damit ist die automatisierte Bearbeitung auch von großen Werkstücken,

Vorrichtungen und Werkzeugen in einer Komplettlösung möglich.

Für die nötige Flexibilität sorgt der in die Zelle integrierte KUKA Roboter vom Typ KR 60HA R

2000. Der Roboter der mittleren Traglastklasse ermöglicht die Bearbeitung von Werkstücken

von bis zu 40 kg Gewicht und von Paletten mit einem Umfang von bis zu 500 x 500 mm. Mit

höheren Traglastrobotern können sogar Paletten von maximal bis zu 800 x 800mm und

einem Gewicht von 500 kg bearbeitet werden.

Die modular aufgebaute Zelle ermöglicht es, die Zahl der zu bearbeitenden Werkstücke, der

Vorrichtungen und der Werkzeughalter frei zu wählen. So ist sowohl die Einzel- als auch die

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Serienfertigung möglich. Mit den möglichen Software Ausbaustufen können beliebige

Anbindungen an die Werkzeugmaschinen und an das ERP System erfolgen.

Alles aus einer Hand

Ziel der Komplettlösung ist es, die gegenwärtigen Schwachstellen der Automatisierung in der

Metallindustrie, wie lange Stillstandzeiten und die fehlende flexible Reaktion auf

Produktmodifikationen und Nachfrageänderungen, auszumerzen.

Bislang war es so, dass bei der Bearbeitung von Werkstücken die Spanntechnik separat

zugekauft werden musste. Mit der vb-Roboterzelle wird ein Spannsystem modular integriert.

Werkstücke können so manuell oder per Roboter am Rüstplatz in die Vorrichtungen

gespannt werden. Ersteres ist vor allem für Einzelteilfertigungen sinnvoll. Bei Serienteilen

übernimmt dies automatisiert der KUKA Roboter. Dieser ist in der Lage, mannlos im

Dreischicht-Betrieb unabhängig von den Losgrößen autonom zu fertigen. Zudem kann mit

der Zelle der Anteil der Bearbeitungsaufgaben gesteigert oder das Verlinken mehrerer

Maschinen in der Produktion und in der Produktionslogistik erreicht werden. Verringerte

Stillstandzeiten und kurze Taktzeiten sind die positive Folge. Die pts Werkstückpalettisierer

ermöglichen den Wechsel von über 1.000 gleichen oder unterschiedlichen Werkstücken,

wodurch die Autonomie der Anlage deutlich gesteigert und die Amortisationszeit verringert

wird.

„Der Nutzer bekommt die Lösung, die er möchte. So bleiben Platzbedarf und die

Investitionskosten auf ein Minimum beschränkt“, fasst Bader die Vorteile der Zelle

zusammen und Haltiner ergänzt: „Unsere vb-Roboterzelle kann mit jeder Werkzeugmaschine

verbunden werden.“

In fünf Stufen zur modularen Komplettlösung

Die Roboterzelle ist in fünf Ausbaustufen erhältlich. Diese Stufen können dank der

modularen Bauweise zusätzlich adaptiert werden. Die Basis bildet der Werkstückpalettisierer

der Reihe pts aus dem Hause HBi Robotics. Dabei handelt es sich um ein platzsparendes

Palettier-System mit integriertem KUKA Roboter KR 60HA. Das System gewährleistet die

schnelle und einfache Umrüstung und eine große Teilevielfalt. Optional sind weitere

zusätzliche Funktionen wie beispielsweise die Teileerkennung per Kamera erhältlich. Die

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zweite Grundausstattung ist der Maschinentisch von Vischer & Bolli mit dem integrierten vb

Nullpunkt-Spannsystem für Vorrichtungen. In den weiteren Ausbaustufen kommen weitere

Vorrichtungsregale für die direkte Vorrichtungs- und Werkstückbeladung hinzu sowie ein

Werkzeugmagazin. Wenn mehrere Anlagen, Maschinen oder Rüstplätze bedient werden

müssen, kann der Roboter auch auf eine Linearachse verbaut werden, um so einen größeren

Arbeitsbereich abdecken zu können.

Vielseitig einsetzbarer Roboter gefragt

„Uns war ein Roboterhersteller mit deutschen Wurzeln wichtig“, erklärt Haltiner einen der

Gründe, warum er und Bader sich für den KUKA Roboter entschieden hatten. Darüber hinaus

sprachen die Nähe zum KUKA Hauptsitz in Augsburg sowie die Servicegarantien für den

international tätigen Automatisierungskonzern. Der KR 60 aus der mittleren Traglastklasse

entsprach schließlich genau den Anforderungen, die an den Roboter in der Zelle gestellt

werden. Der Sechs-Achs-Roboter ist ein vielseitiger Bewegungskünstler mit unschlagbarem

Traglast-Reichweiten-Verhältnis. Außerdem gewährleistet er höchste Performance in Sachen

Taktzeit und Genauigkeit. „Zudem war es uns wichtig, dass der Roboter auch Offline

programmiert werden kann“, sagt Haltiner. Dafür sorgt die KUKA Steuerung KR C4 im

Zusammenspiel mit der Systemsoftware KUKA.CNC. Die Benutzeroberfläche von KUKA.CNC

bringt typische Bedienelemente einer CNC-Steuerung mit, damit vor allem

Maschinenbediener, die bisher im Umfeld von CNC-Bearbeitungsmaschinen Erfahrungen

haben, einfach und schnell die Bedienung des CNC-Roboters übernehmen können.

KUKA Roboter sorgt für Flexibilität in modularer Roboterzelle. KR 60 rüstet Werkzeugmaschinen mit Werkstücken, Vorrichtungen und Werkzeugen.