Automatische Beladung von Werkzeugmaschinen

2. Dezember 2016

Die sichere Lösung für die Mensch-Roboter-Kollaboration

In der Fabrik der Zukunft werden Menschen und Roboter in zunehmendem Maße zusammenarbeiten. Ausgehend von dieser Vision entwickelt RoboJob innovative Systeme für die automatische Beladung von Werkzeugmaschinen. Für ein Höchstmaß an Sicherheit sorgen Sicherheits-Laserscanner von SICK.

 

Automatische Beladung einer Werkzeugmaschine mit einer Roboterlösung von RoboJob.

Automatische Beladung einer Werkzeugmaschine mit einer Roboterlösung von RoboJob.

 

Das automatische Beladen von Fräs- und Drehmaschinen ist z. B. in der Metallverarbeitung mittlerweile gängige Praxis. Sobald die Maschine für einen bestimmten Bearbeitungsschritt programmiert wurde, ist es problemlos möglich einen Roboter zu integrieren, der die Bauteile der Reihe nach zuführt und wieder entnimmt. So entsteht eine völlig autonome Produktionszelle. „Die Zulieferunternehmen aus der Metallindustrie müssen automatisieren, um wettbewerbsfähig zu bleiben“, erklärt der Geschäftsführer von RoboJob, Helmut De Roovere. „Die Preise für die CNC-Bearbeitung werden auf internationaler Ebene festgesetzt. Die Unternehmen müssen mit steigenden Fertigungskosten und der Schwierigkeit, technisch qualifiziertes Fachpersonal zu finden, fertigwerden. Automatisierung kann die Lösung für diese Probleme sein.“

 

RoboJob ist Teil der Unternehmensgruppe Aluro, zu der auch Aluro Maschinenbau, der bekannte Hersteller von Maschinen für die Aluminiumindustrie, gehört. Zu dieser Gruppe zählt auch Aluro CNC, ein in der zerspanenden Industrie tätiges Zulieferunternehmen, das vor zehn Jahren selbst vor der Herausforderung stand, seine Wettbewerbsfähigkeit zu erhalten. Da das Unternehmen auf dem Markt keine passende Automatisierungslösung finden konnte, wurde RoboJob gegründet. RoboJob ist heute Marktführer in dieser Branche und vertreibt seine Systeme in Belgien und im Ausland.

 

Roboter und Bediener arbeiten gleichzeitig an der Maschine

„Einer der Hauptgründe für die Entwicklung unserer eigenen Lösung war, dass die CNC-Maschine zugänglich bleiben sollte“, fährt Helmut De Roovere fort. „In den Zulieferunternehmen, die kleine Serien oder sogar Einzelstücke produzieren, wird ein großer Teil der Arbeit direkt an der Maschine ausgeführt. Die klassische Lösung – die Platzierung des Roboters vor der Maschine mit einem Schutzzaun um ihn herum – macht das unmöglich. Mit unseren Lösungen – dem Turn-Assist und dem Mill-Assist – steht der Roboter neben der Maschine, sodass sowohl der Roboter als auch der Bediener problemlos an der Maschine arbeiten können.“

 

Eine weitere Besonderheit der Lösungen von RoboJob sind die flexiblen Tische, von denen der Roboter die zu bearbeitenden Bauteile entnimmt. Diese Tische verfügen über ein System mit verstellbaren Klemmen und Halterungen, die an die herzustellenden Produkte angepasst werden können. Die Tischhöhe lässt sich automatisch so einstellen, dass der Roboter genau weiß, in welcher Position er das Bauteil entnehmen oder das nächste Bauteil ablegen soll.

 

Eine dritte Besonderheit des Turn-Assist und des Mill-Assist ist, dass die Roboter von keinem Schutzzaun umgeben sind. Stattdessen wird die genau definierte Umgebung des Roboters mit Sicherheits-Laserscannern von SICK überwacht und mit der sicheren Steuerung des Roboters verbunden. RoboJob war eines der ersten Unternehmen, die dieses Konzept bei solchen Anwendungen eingesetzt haben.

 

Intelligente Gefahrbereichsabsicherung

Das Funktionsprinzip eines Sicherheits-Laserscanners ist einfach. Auf Bodenhöhe neben dem Roboter installiert, scannt er die Umgebung. Dem Scanner können unterschiedliche Bereiche – sogenannte Felder – eingelernt werden. Detektiert der Sicherheits-Laserscanner eine Person in einem der definierten Felder, sendet der Scanner ein entsprechendes Signal an die Steuerung des Roboters.

 

 

„Einer der Vorteile des Scanners ist, dass zwei Felder oder je nach Scannervariante sogar noch mehr Felder festgelegt werden können“, betont Helmut De Roover. Wenn eine Person das äußere Feld – das Warnfeld – betritt, sendet der Sicherheits-Laserscanner ein Signal an die sichere Steuerung des Roboters. Die Steuerung reduziert daraufhin die Geschwindigkeit des Roboters und löst zusätzlich ein Alarmsignal aus, um die Person zu warnen, dass sie dem Roboter zu nahe gekommen ist. Für die Person besteht noch keine Gefahr und der Roboter kann weiterarbeiten. Wenn die Person sich weiter nähert und in ein weiteres definiertes Feld – das Schutzfeld – eindringt, stoppt die Steuerung den Roboter.

 

In die Steuerung des Roboters sind Sicherheitsgrenzen für den Roboterarbeitsraum programmiert, die sicherstellen, dass der Roboter unter keinen Umständen den für die Ausführung seiner Aufgaben erforderlichen Arbeitsbereich überschreitet. Basierend auf diesen Sicherheitsgrenzen werden im Sicherheits-Laserscanner verschiedene Schutzfelder aktiviert. Das Schutzfeld ist immer etwas größer als der Arbeitsbereich des Roboters. Dadurch ist sichergestellt, dass die Person rechtzeitig erkannt und der Roboter gestoppt wird, bevor eine Gefahr für die Person besteht.

 

Ein System, das dem Bediener die Kollaboration mit der Maschine ermöglicht

 

Production_RobojobHelmut De Roovere: „Der Einsatz von Sicherheits-Laserscannern spielt eine wichtige Rolle bei unseren Bestrebungen, die Fertigungszelle so zugänglich wie möglich zu machen. Wir wollen ein System, das den Bediener berücksichtigt und sich an ihn anpasst und nicht umgekehrt. Wir haben daher eine benutzerfreundliche Plattform entwickelt, die an die Steuerung des Roboters gekoppelt ist und sich an die Art anpasst, wie die Bediener das System nutzen.“

 

RoboJob möchte noch einen Schritt weiter gehen und die vielfältigen Funktionen der Sicherheits-Laserscanner noch besser nutzen. Helmut De Roovere: „Heute haben wir zwei Schutzbereiche, die in Abstimmung mit dem Arbeitsbereich des Roboters festgelegt werden. Wir möchten das verbessern, indem wir die Schutzfelder dynamisch an die Tätigkeit des Roboters im jeweiligen Moment anpassen. Mit der Risikoanalyse können wir für jede Position und jede Bewegung des Roboters feststellen, welche Bereiche im jeweiligen Moment abzusichern sind. Dadurch haben die Bediener mehr Platz, um sicher in der Nähe des Roboters zu arbeiten. Wir folgen damit dem Prinzip, dass der Roboter den Bediener berücksichtigen muss. Der Bediener kann seine Aufgabe an der Maschine erledigen und der Roboter gleichzeitig weiterarbeiten. Daraus resultiert mehr Produktivität dank sicherer Kollaboration von Mensch und Roboter.

 

 

 

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