KUKA Roboter lernt Sehen und sägt Kupferstangenprofile

31. Jan 2019

Der KUKA Schwerlastroboter KR 360 FORTEC und das Bilderkennungssystem KUKA.VisionTech bilden bei der Wieland Anlagentechnik GmbH ein starkes Team. Das Neu-Ulmer Tochterunternehmen der Wieland-Gruppe entwickelt und baut mit 50 Mitarbeitern Sondermaschinen und Fertigungseinrichtungen nach individuellen Kundenanforderungen. Der Mittelständler suchte nach einer Automatisierungslösung für das Anspitzen von Kupferprofilstangen. Da sich diese für die Bearbeitung nicht exakt ausrichten lassen, musste der KR 360 FORTEC Sehen lernen.

Vollautomatisierung mit Hindernissen

Auf Kundenanforderung entwickelte Wieland ein Anlagenkonzept, mit dem Kupferprofilstangen für die Weiterverarbeitung auf Ziehbänken mit exakten Sägeschnitten angespitzt werden können. „Um die Sägeschnitte frei und unabhängig im Raum durchführen zu können, kam für uns nur die Lösung mit einem Roboter infrage“, so Andreas Wiedmann, Leiter Entwicklung, Marketing und Vertrieb bei Wieland Anlagentechnik. Die bisherige halbautomatische Lösung war für den Mitarbeiter ergonomisch suboptimal. Daher sollte sie durch eine vollautomatische Anlage ersetzt werden. Beim Anspitzen der Kupferstangen kommt nun der KR 360 FORTEC als sägender Roboter zum Einsatz. Allerdings bestand eine besondere Herausforderung, die KUKA lösen konnte. Denn die Werkstücke ließen sich bisher beim Einspannen in die Bearbeitungsposition nicht ausrichten. Sie sind dann zwar fixiert, aber ihre Lage ist nicht einheitlich und exakt. Die Führung der Säge musste also der räumlichen Lage des Werkstückes angepasst werden. Doch wie soll ein Roboter erkennen, wie und wo er seine Schnitte ansetzen soll?

Säge mit Blick für die Werkstückerkennung

KUKA entwickelte in seinem Testlabor eine innovative Lösung. Denn für die anspruchsvollen Anforderungen an die Erkennung der Kupferwerkstücke waren im Vorfeld Tests nötig. Von der Machbarkeitsstudie bis zur Integration bei Wieland standen der KUKA-Engineeringabteilung Bildbearbeitungsexperten zur Seite. Um die genaue Lage der Kupferprofile zu erkennen, verwendeten die Ingenieure das KUKA.VisionTech-System. Die Applikation wurde natürlich, wie bei KUKA üblich, „easy-to-use“ gestaltet. Das System wurde am KR FORTEC angebracht und erfasst nun mit vier Kameras die Lage des Werkstücks dreidimensional. Das Kamerasystem übermittelt die Daten an einen Leitrechner, der sie per Software interpretiert und anschließend eine 3D-Sägekurve ausgibt. Dieser Vorgang erfolgte früher noch per Hand mithilfe von Markierungen. Mit den CAD-Daten definiert das System nun die Sägeschnitte und sendet diese an den KUKA Roboter. Der KR FORTEC führt anschließend bis zu vier raumorientierte Kurvenschnitte mit der an ihm befestigten Bandsäge aus. Im darauffolgenden Arbeitsschritt wird die so entstandene Anspitzseele ebenfalls räumlich orientiert und ausgewalzt, um das weiche Kupfer zu härten.

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KUKA KR FORTEC strotzt vor Kraft und Dynamik

Die Wahl fiel rasch auf den sechsachsigen KR FORTEC. Der Schwerlastroboter strotzt bei einem gleichzeitigen Höchstmaß an Dynamik vor Kraft. Denn neben dem Bilderkennungssystem musste er vor allem die schwere und ausladende Metallbandsäge aufnehmen. Diese hat einen Achsabstand von 1,35 Metern und Außenmaße von über zwei Metern. Dabei ist sie sicher am Roboterarm befestigt. Kein Problem für den KR FORTEC, denn er ist für Lasten bis 360 Kilogramm ausgelegt. Zudem überzeugt er durch die schwingungsarme Bewegung und die sichere Führung der Säge.

Ergonomie und Prozesssicherheit erhöht

Die Kombination aus dem KR FORTEC und dem KUKA.VisionTech-System versetzt Wieland in die Lage, den Anspitzprozess der Kupferstangenprofile komplett zu automatisieren. „Dadurch erreichen wir nicht nur eine deutlich präzisere Wiederholgenauigkeit des Prozesses und haben die Herausforderung nicht exakt ausrichtbarer Werkstücke gelöst. Zudem konnten wir die Ergonomie am Arbeitsplatz verbessern“, resümiert Andreas Wiedmann. Vom neuen Prozess profitieren auch die nachfolgenden Bearbeitungsschritte. Durch die höhere Präzision steigt die Gleichartigkeit der Werkstücke, was sich positiv auf das Walzen der Anspitzseele auswirkt.

Fazit: Automatisierung mit Robotern auch im Mittelstand erfolgreich

Diese KUKA-Lösung stellt damit unter Beweis, dass es bei der Frage, ob sich ein Fertigungsprozess mit Robotern im Mittelstand lohnt, nicht auf die Unternehmensgröße ankommt. Vielmehr sind es gerade die technischen Innovationen, durch die sich Produktionsprozesse automatisieren lassen.

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