KUKA Schwerlastroboter KR FORTEC 360 führt bei Wieland Anlagentechnik 3D-Sägeschnitte aus.

Die Neu-Ulmer Wieland Anlagentechnik GmbH, eine Tochter des Halbfabrikateherstellers Wieland-Werke AG, entwickelt und baut mit 50 Mitarbeitern hochproduktive Sondermaschinen und Fertigungseinrichtungen für die mechanische Bearbeitung nach individuellen Kundenanforderungen.

Durch das modulare Komponentenspektrum der Wieland Anlagentechnik können komplexe Prozesse strukturiert gegliedert, präzise geplant und sicher realisiert werden. So wie in der jüngsten Applikation der Neu-Ulmer: Auf Basis einer Kundenanforderung sollte ein Anlagenkonzept entwickelt werden, indem Kupferprofilstangen, für die Weiterverarbeitung auf Ziehbänken angespitzt und im Anschluss verfestigt werden. Beim Anspitzen der Kupferstangen kommt ein sägender KUKA Roboter zum Einsatz.

Lösung für variable Materialstärke und Sägerichtung gesucht

„Es wurde nach einer Lösung gesucht, um den Vorgang des Anspitzens komplett zu automatisieren“, erklärt Andreas Wiedmann, Leiter Entwicklung, Marketing und Vertrieb bei Wieland Anlagentechnik. „Die Werkstücke können beim Spannen in der Bearbeitungsposition nicht ausgerichtet, sondern nur fixiert werden. Dies machte es nötig, die Sägeschnitte der räumlichen Lage des Werksstücks anzupassen, wobei die Materialstärke wie auch die Richtung des Sägeschnittes im Verlauf variieren.“

Gegenüber der vorherigen, halb automatischen Lösung sollte zudem für den Mitarbeiter eine deutliche Ergonomie-Verbesserung stattfinden. „Um die Sägeschnitte frei und unabhängig im Raum durchführen zu können, kam für uns nur die Lösung mit einem Roboter infrage“, so Wiedmann weiter.

Bildverarbeitung zur Werkstückerkennung

Durch die sechs Achsen des Industrieroboters werde eine maximale Flexibilität gegenüber anderen Automatisierungslösungen erreicht. Dabei sollte der Roboter über eine hohe Bahngenauigkeit und einen stabilen, schwingungsarmen Aufbau verfügen. Aufgrund der anspruchsvollen Anforderungen an die Erkennung der Kupferwerkstücke waren im Vorfeld Tests nötig, die in den Versuchslaboren der KUKA Roboter GmbH durchgeführt wurden. Von der ersten Machbarkeitsstudie bis hin zur Integrationsunterstützung vor Ort standen der KUKA Engeneeringabteilung Bildbearbeitungsexperten zur Seite.

Das Bündel aus Profilstangen wird zunächst zugeführt und mithilfe eines Manipulators vom Bediener vereinzelt. Im Anschluss erfolgen der Quertransport bis zur Position der Spannvorrichtung und die Zuführung in ebendiese durch einen Rollengang. Um die genaue Lage der Kupferprofile zu erkennen, setzt Wieland Anlagentechnik auf das KUKA.VisionTech System, welches am KUKA Roboter angebracht und geführt wird.

Die Daten des Kamerasystems werden an einen Leitrechner übermittelt, über eine Software interpretiert und anschließend als 3D-Sägekurve ausgegeben – ein Vorgang, der vor der automatisierten Lösung noch per Hand mittels schriftlicher Markierung erfolgte. Auf Basis von CAD-Daten werden die Sägeschnitte festgelegt und an den KUKA Roboter übermittelt. Dieser führt anschließend bis zu vier raumorientierte Kurvenschnitte mit der Bandsäge aus. Im darauf folgenden Arbeitsschritt wird die so entstandene Anspitzseele, ebenfalls räumlich orientiert, ausgewalzt, um das weiche Kupfer zu verfestigen.

Kombination von KR FORTEC und KUKA.Visiontech

Um die schwere und ausladende MEBA-Bandsäge (1,35 m Achsabstand und Außenmaße von über 2,00 m) und die Prozesskräfte ideal aufnehmen zu können, entschied man sich bei Wieland Anlagentechnik für den Einsatz eines KUKA Schwerlastroboters aus der KR FORTEC Serie mit 360 kg Traglast. Dieser überzeugt durch die schwingungsarme Bewegung und sichere Führung der Säge.

Der Name KR FORTEC steht für Kraft und Dynamik – abgeleitet von Force und Forte. Im Vergleich zur Vorgängerserie liegen die Vorteile der KR FORTEC Familie auf der Hand. Durch die Umstellung von Riemen- auf Zahnradtechnik entfällt der jährliche Riementausch, das reduziert Wartungskosten. Bei gleicher Traglast und Reichweite konnte KUKA die Achsgeschwindigkeiten im Vergleich zum Vorgängermodell um bis zu 18 Prozent steigern. Das reduziert die Taktzeiten signifikant.

Für vereinfachtes Planen und anwenderfreundliches Umrüsten auf den KR FORTEC sorgen die Anpassung der Bezeichnungen im KUKA Portfolio sowie die unveränderten Schnittstellen. Die konsequente Gleichteil-Strategie senkt Wartungs- und Ersatzteilkosten.

Zur Erkennung der Bauteile setzt Wieland Anlagentechnik zudem auf das Funktionspaket KUKA.VisionTech, bestehend aus Software und Kamera.

KUKA.VisionTech bedient sowohl stationäre Kameras als auch solche, die sich direkt am Roboter befinden. Die „onBoard“-Lösung funktioniert ohne separate Rechner-Hardware und reduziert so den Mehraufwand, da die Arbeit mit einem externen Bildbearbeiter entfällt.

KUKA.VisionTech baut auf den Bildbearbeitungsbibliotheken der Firma Cognex auf, dem Weltmarktführer im Bereich Bildverarbeitung. Die Applikation wird hierbei, ganz KUKA-typisch, easy-to-use gestaltet.

Anspitzprozess komplett automatisiert

Durch den Einsatz des Roboters und des KUKA Bilderkennungssystems ist es Wieland Anlagentechnik nun möglich geworden, den Anspitzprozess komplett zu automatisieren.

So erreichen wir nicht nur eine deutlich höhere Wiederholgenauigkeit des Prozesses trotz unterschiedlich orientierter Werkstücke, sondern konnten auch die Ergonomie am Arbeitsplatz verbessern.

Andreas Wiedmann, Leiter Entwicklung, Marketing und Vertrieb bei Wieland Anlagentechnik<br>

Auch die nachgelagerten Schritte, also das Walzen der Anspitzseelen und das anschließende Ziehen der Anspitzseelen durch eine Matrize werden durch die hohe Reproduziergenauigkeit der Werkstücke prozesssicherer. Wieland Anlagentechnik präsentiert die neue Lösung auf internationalen Fachmessen für Metallbearbeitung.