Roboterzellen für die Automation von morgen

09/2020 Steinenbronn

Autor: Bernhard Foitzik

"Unsere ausgereiften Plattformen bieten für individuelle Automationslösungen eine perfekte Basis. In ihnen vereinen sich unsere Erfahrungen aus über 25 Jahren im Markt und mehr als 1.000 realisierten Projekten“, heißt es auf der Webseite von HandlingTech. Das Unternehmen aus Steinenbronn gehört zu den Wegbereitern der flexiblen Roboterzelle.

Die SRZ als eine dieser Roboterzellen-Plattformen wird im Herbst in einer neuen Entwicklungsstufe vorgestellt. Aber warum um alles in der Welt soll eine derart erfolgreiche Plattform erneuert werden? Zum einen kann es nicht schaden, auch Erfolgsmodelle von Zeit zu Zeit auf die Probe zu stellen. Zum anderen haben sich die Anforderungen in den letzten Jahren teils deutlich verändert.

Zellen auch für komplexe Aufgaben

Gregor Großhauser, Vertriebsleiter bei HandlingTech: „Als wir die SRZ 2009 in der heutigen Form auf den Markt brachten, sah die Welt unserer Kunden noch etwas anders aus. Viele wagten damals ihre ersten Schritte in die Automation. Das Aufgabenspektrum umfasste oft lediglich einfache Handling-Aufgaben wie das Be- und Entladen einer Werkzeugmaschine. Inzwischen denken die meisten unserer Kunden weiter. Die Zellen übernehmen auch komplexere Aufgaben wie die Montage, Nachbearbeitung oder Prüfung von Werkstücken und vereinen meist mehrere Prozessschritte in einer Anlage.“

Aber auch die Fertigung im Allgemeinen hat sich mit der Zeit gewandelt. Losgrößen werden kleiner, der Wettbewerbsdruck steigt weiter an und ein Mangel an Fachkräften hemmt in vielen Bereichen stärkeres Wachstum. „All das hat uns dazu bewogen, unser Konzept noch einmal grundlegend zu überdenken“, erklärt Großhauser weiter.

Bewährtes weiter optimieren

Schnell stellte sich heraus, dass der inzwischen etablierte Ansatz einer vollständig integrierten Zellenlösung auch in der Fertigung der Zukunft viele Vorteile bietet. „Hier waren wir offensichtlich auch damals schon unserer Zeit voraus“, berichtet Großhauser nicht ohne Stolz. Dennoch offenbarten sich auch einige Verbesserungspotenziale. So galt es unter anderem, eine Vielzahl der kontinuierlich eingeflossenen technischen Weiterentwicklungen wieder besser in das Gesamtbild der Anlage zu integrieren.

Bei der Vorstellung der ersten SRZ-Roboterzellen war beispielsweise eine großzügige Bedienoberfläche wie das HaTPad noch kein Thema. Im neuen Design wurde es deshalb von vornherein miteingebunden, sodass es sich nun einheitlich und flexibel in alle Anlagen integrieren lässt. Dies sieht nicht nur besser aus, sondern erleichtert zudem die Konstruktion, Montage und die Bedienung für den Anwender.

Gleichzeitig wurde ein besonderes Augenmerk auf die erweiterte Modularität der Anlagen gelegt – vor allem, um dem gesteigerten Kundenbedarf an Flexibilität auch in Zukunft weiter gerecht zu werden. Prozessmodule lassen sich so in der neuen Roboterzelle SRZ noch leichter austauschen oder ergänzen. Gregor Großhauser: „Dies macht die Anlagen noch breiter und langfristiger einsetzbar und verbessert so die Planungssicherheit für unsere Kunden.“

Funktionalität trifft Design

Neben allen technischen Optimierungen wurde – wie bei HandlingTech üblich – auch wieder viel Wert auf die optische Gestaltung der Zellen gelegt. „Wir haben das Aussehen der SRZ deutlich aufpoliert, dabei aber darauf geachtet, einen klaren Einklang mit den bisherigen Zellen zu erhalten. Schließlich sollen sie auch zusammen mit bestehenden Anlagen ein gutes Bild abgeben“, berichtet Großhauser.

Die auffälligste Änderung gegenüber dem bisherigen Design ist wohl das Verschwinden der markanten „runden Rahmenecke“. Grund hierfür ist vor allem eine verbesserte Fertigungseffizienz. Umso auffälliger sind dafür nun die in die Ecken der Zelle integrierten Signalleuchten. Die Anlagen wirken so noch harmonischer und aufgeräumter.

Nicht nur optisch wurde übrigens auf Kompatibilität mit dem Vorgänger geachtet, auch alle bekannten Speicher- und Prozessmodule können weiterhin nach dem Baukastenprinzip in der neuen SRZ-Roboterzelle eingesetzt werden. Der HandlingTech-Vertriebsleiter dazu: „Wer unsere Anlagen kennt, wird sich sofort mit der neuen Zellengeneration anfreunden.“

Vielfältige Einsatzmöglichkeiten

Die Be- und Entladung von Maschinen bleibt auch weiterhin einer der häufigsten Einsatzbereiche der neuen SRZ. Zusätzliche Optimierungspotenziale für den Anwender ergeben sich, wie bisher, durch die Integration angrenzender Prozesse wie die Qualitätsprüfung, Beschriftung oder Montage der bearbeiteten Teile. Hierfür lässt sich die SRZ auch als Stand-alone-Zelle oder im Verbund einer durchgehenden Fertigungslinie einsetzen. Darüber hinaus zeigt die SRZ ihre Stärken gerade bei der Fertigung mittlerer bis großer Losgrößen im voll automatisierten Dauerbetrieb (24/7). Manuelle Eingriffe werden dabei auf ein Minimum reduziert. Dank der optionalen Verfahreinheit bleibt der Zugang zur Maschine für unter anderem Rüst- und Wartungsarbeiten aber jederzeit gewährt.

Prinzipiell eignet sich die SRZ-Roboterzelle für das Handling jeglicher Teile bis zu einem Gewicht von etwa 50 kg. Je nach Werkstück- und Aufgabenspektrum lassen sich die Größe der Zelle und die verwendeten Roboter jedoch individuell wählen. So sind sowohl kompakte Anlagen als auch komplexere Lösungen mit mehreren Robotern realisierbar. Bei schwereren oder voluminöseren Werkstücken knüpft die palletZ-Plattform schließlich nahtlos an die Möglichkeiten der SRZ an. Ein weiterer Pluspunkt sind die für die Plattform verfügbaren Speicher- und Prozessmodule. Die standardisierten Baugruppen können nach Bedarf miteinander kombiniert werden und machen die Zellen so noch flexibler und vielseitiger. Auch individuell entwickelte Module für projektspezifische Aufgaben sind auf diese Weise problemlos integrierbar.

Automation für die Industrie 4.0

Welche Möglichkeiten die neue Anlagengeneration dem Anwender ansonsten bietet und wie eine flexible und vernetzte Standardlösung künftig aussehen kann, zeigt HandlingTech anhand einer speziellen Vorführ-Roboterzelle. Sie veranschaulicht, wie sich ein möglichst breites Werkstückspektrum mit maximaler Autonomie, minimalem Rüstaufwand und höchster Prozesssicherheit fertigen lässt.

Hierfür setzt HandlingTech verstärkt auf intelligente Kameratechnik und den Einsatz fahrerloser Transportsysteme. Rohteile können so mannlos und als Schüttgut der Fertigungszelle zugeführt werden. Ein Bin-Picking-System scannt anschließend die Positionen der verfügbaren Werkstücke, sodass der Roboter sie mithilfe eines flexiblen Vakuumgreifers aufnehmen und der weiteren Bearbeitung zuführen kann.

Die Beschaffenheit der Teile rückt hierdurch zunehmend in den Hintergrund. Da keinerlei werkstückspezifische Greifer oder Inlays benötigt werden, lassen sich ohne zwischenzeitliches Rüsten eine Vielzahl von Teilevarianten handhaben. In die Anlage integriert ist ebenfalls ein taktiler Prüfprozess. So wird gewährleistet, dass sich bei mannloser Fertigung keine Fehler einschleichen. Gegebenenfalls kann der Fertigungsprozess auf Basis der Messwerte auch automatisch korrigiert werden.

Sichere Anbindung für Steuerung

An enormer Bedeutung gewinnt in der automatisierten und vernetzten Fertigung das Thema Kommunikation und Daten. Zur optimalen Steuerung der Prozesse müssen die Maschinen sicher miteinander kommunizieren. Für HandlingTech ist das Thema nichts Neues. „Wir müssen schon deshalb flexibel sein, weil wir nicht nur neue und moderne Maschinen automatisieren“, erklärt Gregor Großhauser. „Bei den Schnittstellen richten wir uns in erster Linie nach dem, was uns von den anderen Beteiligten zur Verfügung gestellt wird.“ Einen neuen Stellenwert erlangt das Thema zudem durch die inzwischen zunehmende Anbindung an übergeordnete Systeme (MES, ERP etc.) sowie die Auswertung einer Vielzahl weiterer Komponenten – bis hin zum kleinsten Sensor.

Auch hier übernehmen die Roboterzellen von HandlingTech eine verbindende Rolle. Über die bereits bestehenden Schnittstellen zwischen den angebundenen Geräten und der Automation, können für die Steuerung relevante Daten gebündelt erfasst und über eine einzelne Schnittstelle an nachfolgende Systeme übergeben werden. Der Anbindungsaufwand wird dadurch merklich reduziert. Für Kunden ohne bestehende Auswertungssysteme bietet HandlingTech darüber hinaus einfache und bedarfsgerechte Software-Tools in der Cloud oder für den Einsatz vor Ort.

Vielseitig, aber einfach zu bedienen

Wie aber schafft man die Balance zwischen Flexibilität und Komplexität? Denn zweifellos wird eine automatisierte Zelle mit steigender Flexibilität auch komplexer. Gregor Großhauser beschreibt den Ansatz von HandlingTech wie folgt: „Für uns geht es darum, die wahrgenommene Komplexität aus Sicht des Kunden zu reduzieren. Er muss das sehen und einstellen können, was er braucht. Nicht mehr und nicht weniger.“

So ermöglicht das HaTPad beispielsweise, Prozesse einfach und flexibel zu konfigurieren. Der Bediener benötigt somit keinerlei Programmierkenntnisse, um die Anlagen für ein neues Werkstück zu rüsten. „Ein Großteil der Abläufe bei unseren Kunden ist immer wieder gleich. Änderungen ergeben sich vielmehr bei den zu handhabenden Werkstücken und den damit verbundenen Bearbeitungsschritten. Warum sollen wir ihn da mit der Einrichtung und Optimierung der wiederkehrenden Prozesse belästigen?“, erklärt Großhauser weiter.

Die Anforderungen und Fertigungsabläufe der HandlingTech-Kunden sind wiederum äußerst unterschiedlich. Eine Standardoberfläche mit vordefinierten Prozessen wäre somit nicht ausreichend. Gegenüber Wettbewerbslösungen bietet das HaTPad deshalb noch flexiblere Konfigurationsmöglichkeiten. Gregor Großhauser: „Wir passen die Oberfläche im Vorfeld komplett an die Bedürfnisse des Kunden an – ohne von unserem Standard abzuweichen“.

Das Ende der Entwicklung sieht er aber dennoch nicht erreicht. „Gerade im Bereich der Benutzerführung können wir noch besser werden. Das System ist bereits super flexibel und einfach zu verstehen, aber wir wären nicht da, wo wir sind, wenn wir uns damit zufrieden gäben“, hält Großhauser abschließend fest. Man darf also gespannt sein, welche Entwicklungen noch folgen. Die neue SRZ ist offenbar erst der Anfang.