KR QUANTEC, Boll Automation,Bin Picking, Kuka ,Daimler

Der eingesetzte Magnetgreifer sorgt im Gegensatz zu Greiferfingern dafür, dass eng aneinander liegende Rohre problemlos entnommen werden. Zudem ist mit ihm das Handling von Rohren mit unterschiedlichen Durchmessern ohne Greiferwechsel gewährleistet. Bild: Kuka

In den vergangenen Jahrzehnten haben Nutzfahrzeughersteller eine rasante Veränderung in der Achsproduktion erlebt. Die Ansprüche an Aggregate in Puncto Sicherheit und Verbrauch sind stetig gewachsen, die Komplexität des Bauteils hat zugenommen. Eine kontinuierliche Optimierung der Produktionskette ist die logische Folge. Boll Automation hat für den Nutzfahrzeughersteller Daimler eine Automatisierungslösung entwickelt, bei der ein Kuka Roboter in Zusammenarbeit mit dem Vision-System Binspect die Entnahme von Rohren zur Achsenherstellung optimiert. Sie hat zur Entlastung der Mitarbeiter sowie zur Effizienzsteigerung beigetragen.

Bei dem ausgewählten Standort handelt es sich um ein Werk, in dem Achsen für leichte bis schwere Nutzfahrzeuge produziert werden. Das Ziel war eine ergonomische Automationslösung, welche die Mitarbeiter deutlich entlastet. Zudem sei eine flexible Knickarmlösung gewünscht gewesen sowie eine höhere Wirtschaftlichkeit als bei der manuellen Entnahme. „Gelöst haben wir diese Anforderungen mit einer Systemlösung aus einem Kuka-Roboter und dem Vision-System Binspect in einer sogenannten Bin Picking-Anlage“, sagt Kai Helmstetter, Technischer Leiter von Boll Automation.

Die Kernkompetenzen von Boll Automation liegen in der Kombination von Robotik und Vision-Systemen mit optischer 100-Prozent-Prüfung in der Fertigung für die Automobilindustrie. Der Systempartner von Kuka bietet der Automobil- und Nutzfahrzeugindustrie die Bin Picking Anlagen zusammen mit der jeweils passenden Robotertechnologie von Kuka an. Im Werk des Nutzfahrzeugherstellers wurde sie mit einem Kuka-Roboter vom Typ KR 210 R2700 Prime ausgestattet. „In Bezug auf Handhabungsgewicht und Reichweite hat sich dieser Robotertyp in den Voruntersuchungen als ideal erwiesen“, so Helmstetter. Der schlanke und leichte Roboter aus der KR Quantec Serie ist extrem steif und präzise. Mit einer Traglast von 210 kg und einer Reichweite von bis zu 2.700 mm steht er für kürzere Taktzeiten, höchste Bahngenauigkeit und Energieeffizienz. Die KR Quantec prime Roboter von Kuka sind zudem auf geringen Platzbedarf optimiert und erweitern gleichzeitig den ökonomischen Reichweitenbereich. Sie sind daher für eine effiziente Fertigung auf räumlich begrenzten Produktionsflächen besonders geeignet.

In der Bin Picking Anlage wird das Vision-System Binspect stationär über einem Behälter mit ungeordnet liegenden Bauteilen platziert. „Binspect detektiert die Bauteillage mittels Laser-Triangulation und liefert die Positionsdaten möglicher Greifpunkte an den Bauteilen“, berichtet Kai Helmstetter. Auf Basis dieser Positionsdaten erfolgt die Überprüfung der Erreichbarkeit sowie die Bahnplanung zum kollisionsfreien Ein- und Ausfahren für den Kuka KR 210 R2700 prime. Für den prozesssicheren Ablauf wird eine umfassende Störkonturbetrachtung zwischen Roboter und Greifer mit dem Behälter und der Anlagenperipherie durchgeführt. Abschließend erfolgt die prozesssichere Entnahme der Produktionsteile, die dann direkt dem nachfolgenden Fertigungsprozess zugeführt werden können. Der eingesetzte Magnetgreifer sorgt im Gegensatz zu Greiferfingern dafür, dass eng aneinander liegende Rohre problemlos entnommen werden. Zudem ist mit ihm das Handling von Rohren mit unterschiedlichen Durchmessern ohne Greiferwechsel gewährleistet.

Der Prozess in der Bin Picking-Anlage startet mit dem Scanvorgang einer neu bereitgestellten Kiste. Das Ergebnis wird am Monitor simuliert und die kollisionsfreie Bahn des Roboters innerhalb weniger 0,1 s geplant, der dann mit dem Magnetgreifer das am einfachsten zu erreichende Rohr aus der Kiste entnimmt und auf die Prüfstation legt. Diese erkennt dort den jeweiligen Rohrtyp und signalisiert dem Roboter, es auf dem Warenträger abzulegen. Sollte sich ein falscher Rohrtyp eingeschleust haben, wird dies erkannt und das falsche Rohr über eine niO-Ablage ausgeschleust. Ist das letzte Rohr aus der Kiste entnommen, verfährt das Vision-System Binspect automatisch über die nächste volle Kiste, um unverzüglich weitere Rohre zu entnehmen. Gleichzeitig kann die leere Kiste im laufenden Betrieb gegen eine volle Kiste ausgetauscht werden, um Stillstandzeiten zu vermeiden. Zudem erfolgt im Anschluss an den Entladeprozess nahtlos der nächste Schritt der Prozesskette.

Die Vorteile der Systemlösung sind vielfältig: Ein stabiler Betrieb auch in rauen Umgebungen, keine Rüstzeiten, die volle Nutzung der Flexibilität einer Roboterzelle, Unempfindlichkeit gegenüber Fremdlicht durch das 3D-Scanverfahren sowie eine Ausführung in der Schutzklasse IP65. Innovative Softwarelösungen sorgen zudem für kurze, praxistaugliche Taktzeiten bei hoher Anlagenverfügbarkeit.