K 2016: Industrie 4.0, Roboter und automatische Werkzeugwechsel

Das Dauerthema Industrie 4.0 fand sich erwartungsgemäß an allen Ecken und Enden auf der K 2016. Allerdings brachten die Aussteller sich in der Mehrheit mit Komponenten, konkreten Umsetzungen oder zumindest Konzepten davon ein. Bloßes Industrie-4.0-washing war zumindest nicht bestimmend. Ein Unternehmen, das sich mit dem Thema beschäftigt hat, ist Sepro Robotique, Dietzenbach. Dessen Geschäftsführer Jean-Michel Renaudeau, verfolgt einen eher weitgefassten Industrie-4.0-Begriff und erklärt: „Viele stellen sich darunter eine Funktion oder Fähigkeit vor, die in Geräte integriert ist, die sie kaufen können. Wir sind jedoch der Meinung, dass diese Vorstellung zu stark eingeschränkt ist. Wenn man sich Roboter und Spritzgießmaschinen ansieht, dann ist Industrie 4.0 heute schon Realität. Unsere Geräte kommunizieren seit Jahren mit Spritzgießmaschinen und Menschen. Das ist für die ordnungsgemäße Funktion unabdingbar.“ „Natürlich wird es eine Weiterentwicklung der Kommunikationstechnologie geben“, fährt Renaudeau fort. „Wir erleben bereits Roboter oder Co-Bots, die in einigen Fällen „Hand in Hand“ mit Menschen arbeiten. Wir müssen jedoch auf Basis einer breiteren Perspektive über Industrie 4.0 nachdenken. Bei Sepro sind wir der Überzeugung, dass die tatsächliche Industrie 4.0-Kommunikation, -Integration und -Zusammenarbeit nicht nur zwischen Maschinen, sondern auch zwischen Menschen und Unternehmen weltweit erfolgen wird.“

Engel Austria, Schwertberg, Österreich, erweitert seine Easix-Baureihe um einen vierachsigen Scara-Roboter. (Bildquelle: Engel)

An seinem Stand zeigte Sepro ein Beispiel seiner Industrie-4.0-Vision: Eine Spritzgießmaschine von Sumitomo (SHI) Demag stellt Spritzenkolben mithilfe eines Sepro 6X-60 Gelenkarmroboters her. Den Roboter baut Sepro gemeinsam mit Stäubli. Dieses Beispiel zeigt, wie Sepro mit verschiedenen Unternehmen zusammenarbeitet, um drei verschiedene Ebenen der Integration zwischen Spritzgießmaschine und Steuerung Sepro Visual 3 zu erreichen: In der Ebene 1 ist die Spritzgießmaschine lediglich eine Schnittstelle zur Robotersteuerung, statt ihn zu steuern wie in den meisten Anlagen. In dieser Konfiguration lässt sich der Roboter immerhin schon wahlweise über die Robotersteuerung oder das Bedienfeld der Spritzgießmaschine steuern. Auf Ebene 2 können schon Kurzbefehle über Symbole und Tastaturfunktionen in der Spritzgießmaschinensteueurng eingesetzt werden. Darüber hinaus können Einstellmaßnahmen an der Spritzgießmaschine – wie die Auswahl oder Eingabe eines Werkzeug- oder Jobcodes – simultane automatische Aktionen in der Robotersteuerung auslösen. Ebene 3 steht für die volle Integration des Anwendungsprogramms für den Roboter in die Steuerung der Spritzgießmaschine. Damit lassen sich alle Anwendungsdaten, einschließlich der Programmierung des Roboters und möglicher weiterer Zusatzgeräte wie der Werkzeugtemperatursteuerung, an einem Speicherort in der Steuerung der Spritzgießmaschine abgelegt. Diese Konfiguration ist am besten für Spritzgießmaschinenhersteller geeignet, bei denen ein zentralisiertes Produktionsmanagement gewünscht ist und jede Möglichkeit eines Konflikts zwischen Roboter- und Maschinensteuerung vermieden werden soll.

Um die Bauteile aus der Kiste entnehmen zu können, scannt das Kamerasystem zunächst die Werkstücke und deren Lage. Der Roboter fährt anschließend an die übermittelte Position und entnimmt das Werkstück. (Bildquelle: ASS Maschinenbau)

Vollautomatischer Werkzeugwechsel

Stäubli, Bayreuth, zeigte mit Quick Mould Change ein System, das ein zum Wechsel vorgesehenes Werkzeug vorbereit, den Wechsel durchführt und das abgerüstete in die gewünschte Servicestation bringt. Den Startpunkt bildet die Werkzeugvorbereitung mit integrierter Vorwärmstation. Hier wird parallel zur laufenden Produktion das nächste Spritzgießwerkzeug für den Einsatz auf der Maschine vorbereitet. Hat das Werkzeug die vorgeschriebene Temperatur erreicht, kann der Transport beginnen. Bei der Demoapplikation auf der K übernahm das ein schienengebundener Werkzeugwechselwagen. In der Praxis sind alternativ auch frei bewegliche oder induktionsgeführte Lösungen möglich. Der Werkzeugshuttle fährt mit dem neuen Werkzeug aus der Vorbereitungsstation zur Spritzgießmaschine und holt dort das im Einsatz befindliche Werkzeug ab. Noch bevor die Maschine den letzten Schuss des laufenden Auftrags durchführt, steht der Wechselwagen mit dem produktionsbereiten Werkzeug bereits vor der Maschine und wartet auf das Startsignal für den Werkzeugwechsel. Beim Einbau kontrolliert das Stäubli Magnetspannsystem Imag laufend die tatsächlichen Spannparameter des Werkzeuges und gleicht diese mit den Sollwerten der Maschine und den vorher definierten Werkzeugdaten ab. Unterschreitet die erreichte Haltekraft die vorhandene Maschinenaufreißkraft, passt das Magnetspannsystem die Parameter an. Zudem werden grundsätzlich alle Messwerte inklusive Werkzeugtemperatur mit der Maschine kommuniziert und in der Werkzeughistorie protokolliert. Der gesamte Werkzeugwechsel dauert etwa eine Minute.

Engel Austria, Schwertberg, Österreich, erweitert seine Easix-Baureihe um einen vierachsigen Scara-Roboter. Die auf der Technologie von Stäubli basierenden Scara-Roboter lassen sich ebenso wie die Sechsachs-Roboter der Baureihe in die CC300-Steuerung der Spritzgießmaschinen des Herstellers integrieren. Dies vereinfacht deutlich die Programmierung und Steuerung der Roboter, denn der Maschinenbediener kann mit den von der Spritzgießmaschine vertrauten Befehlen auch die Automatisierung steuern. Die Engel Easix Scara-Roboter sind in drei Baugrößen mit maximalen Reichweiten von 400, 600 und 800 mm erhältlich. Die maximale Traglast liegt für alle drei Modelle bei 7,15 kg.

Außerdem rundet das Unternehmen sein Angusspicker-Portfolio nach unten ab durch einen neuen Servo-Angusspicker. Diese basieren auf den 2014 eingeführten Pick-and-Place-Robotern Engel E-Pic. Der Angusspicker besitzt einen Schwenkarm, kommt aber ohne Z-Achse aus. Stattdessen lässt er sich am Sockel um 110 ° drehen und benötigt so sehr wenig Platz. Er wurde für Manipulationsgewichte bis zu 1 kg und zum Einsatz auf Spritzgießmaschinen mit Schließkräften von 600 bis 2.200 kN konzipiert.

Griff in die Kiste

ASS Maschinenbau, Overath, zeigte auf der K Messe eine marktreife Anlage zum Thema Griff in die Kiste. Hierzu eine prozesssichere Kameratechnik zu finden, die den Roboter führt, war nach Angaben des Unternehmens eine der größten Herausforderungen bei dem Projekt. Mit Isra Vision fand das Unternehmen einen Kooperationspartner, dessen Kameratechnik die Anforderungen alle erfüllte. So bestand der Kern der Anlage aus der Kamera Isra Shapescan 3D 400 HR und einem Yaskawa-Roboter, einem Motoman MH5LF.

Um die Bauteile aus der Kiste entnehmen zu können, scannt das Kamerasystem zunächst die Werkstücke und deren Lage. Der Roboter fährt anschließend an die übermittelte Position und entnimmt das Werkstück. In der Praxis führt der Roboter das Bauteil einer Werkzeugmaschine zu. Im Messeexponat wurde dieser Vorgang simuliert, indem der Roboter das Bauteil in eine nebenliegende Box ablegt. Die Automationsanlage lässt sich bei Bedarf in der weiteren Produktion größtenteils selbstständig vom Kunden anpassen. Die Bedieneroberfläche ermöglicht eine einfache Handhabung und Anpassung ohne besondere Programmierkenntnisse.