LBR iisy Cobot in der Qualitätssicherung

Kaffee grammgenau zu mahlen: Mit dieser Funktion, die bisher teuren Gastro-Kaffeeautomaten vorbehalten war, erobert die neue Marke LIGRE nun den Consumer-Bereich. Zur intensiven Qualitätssicherung des neuen Mahlwerks hinsichtlich Langlebigkeit und Einhaltung des voreingestellten Kaffeegewichts setzten die Entwicklungstechniker von Gronbach in einem Testaufbau auf die Unterstützung durch den LBR iisy Cobot von KUKA.

Premium-Anbieter für High-End-Geräte und -Baugruppen

Die Unternehmensgruppe Gronbach wurde 1964 ursprünglich als Hersteller von Scharnieren gegründet. Die Geschäftsentwicklung verlief nahezu rasant: Heute betreibt das Unternehmen insgesamt fünf Produktionsstandorte in Europa, verfügt über eine Vertriebsniederlassung in den USA und beschäftigt etwa 1.200 Mitarbeitende. Als OEM hat sich Gronbach auf die Entwicklung und Fertigung von technischen Baugruppen bzw. kompletten Produkten spezialisiert, die international an über 500 verschiedene Kunden – von Großkonzernen bis zu Start-ups – vornehmlich aus der Hausgerätebranche geliefert werden, etwa Kaffeemaschinen, Induktionskochfelder, Dampfgarer und vieles mehr. Weiters zählen die Branchen Gastro, Medizin, Automotive und Consumer Goods zum Kundenkreis.

Qualität hat hier höchste Priorität. Der Produktions- und F&E-Standort Niederndorf in Tirol mit rund 200 Mitarbeitenden hat für die Gronbach Gruppe große Bedeutung, wenn es um die Gesamtentwicklung von Produktlösungen geht – die Fäden hinsichtlich Mechanik, Elektrik, Elektronik, Software etc. laufen hier zusammen. Ein eigenes Expertenteam widmet sich der Forschung und der kundenspezifischen Entwicklung von Geräten und Baugruppen. Allen Produkten ist der hohe Anspruch an Qualität hinsichtlich Technologie, Nachhaltigkeit und Energieeffizienz gemeinsam. Für die intensive Qualitätskontrolle eines neuen Kaffeemahlwerks setzten die Entwicklungstechniker zur Verbesserung der Prozesse in einem Testaufbau auf die Unterstützung durch den LBR iisy Cobot von KUKA.

55.000 Mal Mahlen und Wiegen: Der LBR iisy Cobot von KUKA unterstützte die Entwicklungsingenieure von Gronbach bei der Qualitätskontrolle eines neuen Kaffeemahlwerks.

Als Premium-OEM verfügt Gronbach über breite Fertigungskompetenz mit umfassendem Know-how im Bereich F&E. Der in hunderten kundenspezifischen und erfolgreich abgewickelten Projekten aufgebaute Erfahrungsschatz mündet nun in der Eigenmarke LIGRE: Unter dieser tritt das Unternehmen ab sofort selbst als Hersteller von High-End-Maschinen für die Kaffeezubereitung in den Markt ein. Eines der ersten Produkte, die aktuell auf den Markt kommen, ist neben einer Espressomaschine die Kaffeemühle LIGRE siji.

Besonderes Augenmerk auf Qualität: Die LIGRE High-End-Espressomaschine, zusammen mit der LIGRE siji Kaffeemühle.

Völlig neuartig bei einer Kaffeemühle des Consumer-Segments ist die grammgenau voreinstellbare Kaffeemenge, die gemahlen werden soll. Um sicherzustellen, dass die erstklassige Qualität keine leere Phrase bleibt, haben sich die F&E-Experten von Gronbach entschlossen, diese Neuentwicklung einer intensiven Qualitätskontrolle durch eine Testreihe zu unterziehen. Grundliegende Annahme war, dass mit der Kaffeemühle bei einer Lebensdauer von rund zehn Jahren etwa 500 kg Kaffee gemahlen bzw. verarbeitet werden. Um langfristig korrekte Wiegeergebnisse unter verschiedenen Einsatzbedingungen für die Gesamtmenge von einer halben Tonne Kaffee zu ermitteln, war es erforderlich, eine Methode anzuwenden, die nicht nur eine radikale Beschleunigung ermöglicht, sondern auch eine enorme Wiederholgenauigkeit aufweist. Schließlich sollten die Ergebnisse belastbar sein und die gewonnenen Erkenntnisse in zukünftige Weiterentwicklungen und Verbesserungen einfließen.

Unser Ziel war es, das Mahlwerk auf die simulierte Lebensdauer zu prüfen, um Erkenntnisse über den Verschleiß und die Genauigkeit zu erlangen.

Dipl.-Wirt.-Ing. (FH) Alexander Fahringer, Technischer Entwicklungs- und Versuchsingenieur bei Gronbach

Wirtschaftliche Qualitätskontrolle

Eine wirtschaftliche Qualitätssicherung durch einen Testaufbau, darüber waren sich die F&E-Experten von Gronbach einig, konnte nur mittels Automatisierung durch Roboter erfolgen. Der Weg zu KUKA gestaltete sich kurz, da am Standort Niederndorf bei Kufstein des Unternehmens bereits mehrere Industrieroboter im Einsatz sind. Gut, dass KUKA mit dem LBR iisy Cobot einen Roboter im Programm hat, der wie geschaffen ist für Prozesse wie diese.

Eine wirtschaftliche Qualitätssicherung war nur mittels Automatisierung durch Roboter wie dem LBR iisy Cobot möglich.

Mit der maximalen Traglast von 3 kg ist der wendige Cobot zwar im konkreten Fall nicht ausgelastet, doch „für mögliche weitere Anwendungen und Prozesse ist es gut zu wissen, dass Luft nach oben ist“, so Alexander Fahringer, der überzeugt ist, mit diesem Initialprojekt zu zeigen, dass insbesondere kollaborierende Roboter zukünftig in Entwicklungsabteilungen, wie beispielsweise im Qualitätsmanagement, einen festen Platz haben. Auch größere Traglasten sind natürlich kein Problem: KUKA bietet die LBR iisy Cobots mit maximalen Traglasten von bis zu 15 kg und Reichweiten zwischen 760 und 1.300 mm an.

Qualitätsmanagement mithilfe von Robotern: Dank Mensch-Roboter-Kollaboration mit einfacher Teach-in-Funktion sind Inbetriebnahme und Programmierung des LBR iisy Cobots schnell und einfach.

Qualitätsmanagement: Test in sechs Schritten

Für den eigentlichen Test der Qualitätssicherung wurde ein Zeitraum von zwei Monaten anberaumt, in dem der LBR iisy Cobot als Aufgabe 55.000 Kaffee-Mahl- und Wiegevorgänge vollautomatisiert durchführen sollte. Jeder Vorgang erfolgte in sechs identischen Schritten: Tarieren des Siebträgers auf der Präzisionswaage, Greifen des Siebträgers und Fahrt in die Kaffeemühle, Entkoppeln des Siebträgers und Warten auf das Ende des Mahlvorgangs, Aufnehmen des gefüllten Siebträgers und Fahrt zur Waage, Entkoppeln und Speichern des Waagenwerts in der Datenbank, Aufnahme des Siebträgers, Entleerung und wiederum Ablegen auf der Waage.

Prädestiniert für zuverlässig wiederholgenaue Bewegung: Robotik wie Cobot-Anwendungen kommen verstärkt in Entwicklungs- und Testlaboren, beispielsweise für die Qualitätskontrolle, zum Einsatz.

Enormer Vorteil des LBR iisy Cobot ist die einfache Programmierung durch die Mensch-Roboter-Kollaboration dank des Teach-Buttons: „Man kann den kollaborierenden Roboter mit der Hand führen und ihm so die gewünschten Aufgaben wie Bewegungen und Wartezeiten etc. ganz einfach durch Tastendruck beibringen“, betont Michael Reindl, Account Manager bei KUKA, die hohe Benutzerfreundlichkeit des Roboters. Dank der intuitiven Handhabung bietet der LBR iisy Cobot flexible Einsatzmöglichkeiten und kann sowohl von Automatisierungsexperten als auch von Robotik-Einsteigern rasch und sicher in Betrieb genommen und bedient werden. Fast überflüssig zu erwähnen, dass der Roboter sämtlichen Anforderungen in Bezug auf Sicherheit für den kollaborierenden Betrieb entspricht.

Für die nötige Flexibilität in einem Testlabor ist die Cobot-Lösung ein unschätzbarer Vorteil. Andere Industrieroboter mit komplexen Sicherungsaufbauten kämen auf Grund des hohen Aufwands bei Testreihen wie der unseren nicht in Frage, da die Kosten in keiner Relation zum verhältnismäßig kurzzeitigen Einsatz stünden.

Peter Kopfensteiner, Research and Development, Division Appliances, Gronbach

Neue Methoden im Qualitätsmanagement: Der LBR iisy Cobot von KUKA spielte eine unterstützende Rolle bei Gronbach, als sie ein neues Kaffeemahlwerk im Rahmen einer Qualitätskontrolle durch einen Zeitraffer-Langzeittests 55.000 Mal mahlten und wogen.

Mehrere Millionen Zyklen

„Insbesondere der kleine LBR iisy Cobot, also die Variante mit einer Traglast von bis zu 3 kg, aber auch die größeren Typen, sind prädestiniert für das Abarbeiten von eher einfachen, eintönigen und oftmals zu wiederholenden Handling-Tätigkeiten in unmittelbarer Umgebung von anderen Mitarbeitenden mit höchster Sicherheit“, gibt Michael Reindl Einblick in die typischen Anwendungsbereiche eines kollaborierenden Roboters. Die Varianten für 11 und 15 kg sind sogar staub- und spritzwasserfest (Schutzart IP 54). Die einfache Bedienung und hohe Flexibilität unterscheidet dabei die Cobots von herkömmlichen Industrierobotern.

Die kollaborierenden Roboter der LBR iisy Reihe von KUKA sind mit maximalen Traglasten von 3, 11 und 15 kg erhältlich.

Erreicht wird so eine Entlastung bei unbeliebten oder gar gesundheitsgefährdenden Arbeitsschritten, die zudem dank Präzision, Wiederholgenauigkeit und einfacher Handhabung einen echten Mehrwert bietet. So auch im konkreten Fall des Qualitätsmanagements. Jeder einzelne Prozess, also sowohl der Mahl- als auch der Wiegevorgang, wurde im Dauerbetrieb absolut zuverlässig ausgeführt und protokolliert, so konnten Abweichungen schnell erkannt werden und die Qualität sichergestellt werden. Reindl: „Die Roboter-Steuerung fungierte in dieser Applikation als Master für alle anderen Komponenten.“ Die Offenheit für verschiedene Systeme macht es möglich. Erfreuliches Testergebnis: „Das Mahlwerk hat so gut funktioniert, dass die Lebensdauer nach dem simulierten Einsatz über zehn Jahre praktisch keine Abnützungserscheinungen aufwies, es also bedeutend länger halten würde“, so Fahringer. Übrigens: Die Abarbeitung der 55.000 Testmahlungen ist für den Cobot kaum erwähnenswert. „Er ist gerade einmal gut eingefahren“, meint Reindl launig und spielt damit auf mehrere Millionen Zyklen an, die KUKA-Roboter standardmäßig erreichen.

V. li.: Dipl.-Wirt.-Ing. (FH) Alexander Fahringer, Technischer Entwicklungs- und Versuchsingenieur, Peter Kopfensteiner, Research and Development, Division Appliances, beide Gronbach und Michael Reindl MBA, Account Manager, KUKA.

Einfacher Einstieg

Dass dieser Einsatz des LBR iisy Cobots bei Gronbach nicht der letzte war, steht für das F&E-Team des Unternehmens fest. „Als Automatisierungstechniker machen wir uns bereits Gedanken, wie uns der Cobot bei weiteren Qualitätskontrollen und Prozessen unterstützen wird“, so Fahringer. Dazu beigetragen hat nicht zuletzt die hervorragende Zusammenarbeit mit KUKA. Die Robotik-Experten gestalten den Einstieg für Interessenten betont einfach: „Gerade handliche kollaborierenden Roboter wie den LBR iisy Cobot stellen wir Kunden in ihrem Betrieb gerne unbürokratisch zum Probieren und Testen zur Verfügung“, sagt Reindl. Das ist schließlich kein Problem: Der kompakte Roboter passt in jeden Kofferraum.