Kuka Industries , Kaup ,Automationslösung , Robotik, Produktion

Auf Basis der Messergebnisse setzt der Roboter eine Flex mit Fächerschleifer ein. Diese wird wie die anderen Werkzeuge mit Druckluft betrieben. Das Programm variiert den Anpressdruck. Mit der Flex verputzt der Roboter die stirnseitigen Außenflächen der Gabeln im Bereich des geschweißten Winkels und die Unterseite. Bild: Kuka

Kaup fertigt jährlich mehr als 40.000 Stapler-Anbaugeräte. Schon beim Verschweißen der jährlich rund 8.000 standardisierten Staplergabeln vertraut Kaup auf eine Anlage von Kuka Industries: Ein Gabelschweißroboter verschweißt darin die beiden zwischen 40 und 80 mm dicken Bleche. Dadurch entsteht der L-förmige Rohling der Gabel. In den Folgeschritten werden die Gabeln maßhaltig zugerichtet und die Schweißstellen im Finish verfeinert. Dazu waren bisher manuelle Verputzarbeiten nötig. Eine neue Anlage von Kuka Industries automatisiert nun diesen Job. Dadurch entfällt die bisher anstrengende Handarbeit an den täglich rund  40 Gabelrohlingen. Zudem wurde der Arbeitsschritt beschleunigt und einheitlich getaktet. Die neue Roboteranlage verputzt Toleranzen aus der vorangegangenen mechanischen Bearbeitung  sowie aus Bauteiltoleranzen mittels pneumatischen Werkzeugen.

Kuka Industries konzipierte eine Zwei-Stationen-Anlage mit einem Roboter mit 60 kg Tragkraft als zentralem Element. Über ein Werkzeugwechselsystem kann er alle anstehenden Verputzarbeiten ausführen. Je Station legt ein Werker mit Hilfe eines Krans zwei Gabelrohlinge ein und spannt sie auf zwei stationäre Aufspannvorrichtungen. Über eine Parameterdatenbank werden die Daten der Gabeln eingegeben und damit einem Schleifprogramm zugeordnet.

Weil sich bei Werkstücken dieser Dimensionen – Gabelgewicht bis zu 250 kg, Dicke bis 80 mm, Länge bis 3 m und Höhe bis 1,1 m sowie verschiedenen Innenradien–Toleranzen in der Vorfertigung nicht verhindern lassen, werden die Istwerte der Gabeln vermessen. Der Roboter fährt dazu mit einem Funk-Messtaster die relevanten Punkte an. Die Messergebnisse dienen als Korrektiv für das hinterlegte Bauteilprogramm.

Anschließend setzt der Roboter eine Flex mit Fächerschleifer ein. Diese wird wie die anderen Werkzeuge mit Druckluft betrieben. Das Programm variiert den Anpressdruck. Mit der Flex verputzt der Roboter die stirnseitigen Außenflächen der Gabeln im Bereich des geschweißten Winkels und die Unterseite, an die eine Verschleißleiste angeschweißt wurde, und verrundet den äußeren Radius.

Danach holt sich der Roboter einen Schleifstein, den er vor eine Messeinrichtung führt, um den aktuellen Durchmesser zu bestimmen, damit der Schleifvorgang mit dem entsprechenden Druck und Bewegungsmustern ausgeführt wird. Unterschreitet der Schleifstein einen Mindestdurchmesser, wird er ausgetauscht. Den Feinschliff führt der Roboter an der Innenkehle der Gabel mit Hilfe eines Fächerschleifers aus. Die Standzeit der Schleifpapiere von Flex und Fächerschleifer wurde in Versuchen ermittelt. Der Bediener kann bei Bedarf aber auch neue Werkzeuge bereitstellen.

Die größte Herausforderung bei der Programmierung der Anlage war die Menge an Parametern. Vergleichbare Anlagen, die man als Referenz hätte nutzen können, hat es nicht gegeben. So entstanden Referenzprogramme, die Kaup nun sukzessive erweitert und an andere Aufgaben und Werkstücke anpasst. In den Anwendungen sind Informationen hinterlegt wie Anstellwinkel des Werkzeugs, Anpressdruck, Vorschub, Abtrag pro Schleifzyklus, zu erwartende Standzeit sowie angepasste oszillierende Bewegungen.

„Wir haben einen sehr unbeliebten, weil körperlich anstrengenden, lauten und staubbelasteten Produktionsschritt mit Hilfe von Kuka Industries automatisiert“, sagt Kaup-Produktionsleiter Ernesto Martin. Lediglich bei ausgefallenen Sonderwerkstücken ist künftig noch Handarbeit gefragt. Zudem konnte die Geschwindigkeit um etwa 50 % gesteigert werden, ein Zyklus dauert nur 8 min. Für die Zukunft plant Kaup weitere Automationsschritte im Bereich Entgraten und Verrunden.