Was ist Maschinenbeschickung?
Die Maschinenbeschickung ist die beliebteste kollaborative Roboteranwendung. Bevor wir zu sehr ins Detail gehen, sollten wir mit einfachen Definitionen beginnen.
Die grundlegende Definition von Pflege ist die Behandlung oder Wartung einer Person oder Sache. In unserem Fall bedeutet Maschinenbeschickung das Be- und/oder Entladen einer bestimmten Maschine mit Teilen oder Material. Derzeit werden die meisten maschinellen Anwendungen von Menschen bedient. In modernen Werkstätten werden häufig CNC-Maschinen (wie Dreh- und Fräsmaschinen) eingesetzt. Diese Maschinen müssen von Arbeitern bedient werden, die das Rohmaterial (in der Regel als Rohteil oder Rohling bezeichnet) in die Maschine einlegen und nach getaner Arbeit wieder entnehmen. Da qualifizierte Arbeitskräfte jedoch immer schwieriger zu finden sind, setzen die Unternehmen Roboter in ihren Werkstätten ein, um den Mangel an Mitarbeitern auszugleichen.
Ein robotergestützter Maschinenbeschickungsprozess kann endlos wiederholt werden, vorausgesetzt, der Roboter erhält kontinuierlich Rohteile und die Maschine produziert Qualitätsteile. In einigen Branchen werden Roboter für einen einzelnen Produktionsschritt eingesetzt, z. B. zum Entleeren von Spritzgussmaschinen oder CNC-Maschinen. Wenn die Produktion rund um die Uhr läuft, können Sie mit Robotern die Zykluszeit minimieren und den Prozess kontinuierlich ausführen, indem Sie Teile aus dem Arbeitsbereich der Maschine entfernen.
Maschinenbeschickung mit einem Cobot
Kollaborative Roboter, kurz Cobots genannt, sind Roboter mit begrenzter Leistung und Kraft. Es handelt sich um Roboter, die ohne Schutzvorrichtungen eingesetzt werden können oder über andere Sicherheitsmerkmale verfügen. Cobots können neben einer Maschine oder einer Person platziert und für eine bestimmte Aufgabe eingestellt werden, ohne dass sie von der Umgebung abgegrenzt werden müssen.
Allerdings ist die Einführung eines Cobots in eine CNC-Maschine und seine Programmierung zum Laden und Entladen von Teilen nicht so einfach, wie es klingt. Es geht darum, einen Roboter zu wählen, der die Aufgabe bewältigen und ein Leistungsniveau erreichen kann, das mit dem eines menschlichen Arbeiters vergleichbar ist.
Anatomie einer Maschinenbeschickungszelle
Eine CNC-Zelle ist ziemlich komplex. Es gibt jedoch wiederkehrende Elemente, die den Kern einer Roboter-Maschinenbeschickungszelle darstellen. Die Anatomie wird in der folgenden Terminologie unterteilt.
- CNC-Maschine: Autonome Bearbeitung von Teilen (CNC steht für Computer Numerical Control).
- Spannvorrichtung Hält Teile während der Bearbeitung.
- Controller: Koordiniert die Bewegungen der Maschine.
- Bediener: Bedient die Maschine (in einer von Menschen bedienten Zelle); bedient den Roboter (in einer Roboterzelle).
- Bediengerät: Handgerät zur Programmierung des Roboters.
- Werkstücke: Material, das als Rohteil in die Maschine kommt - im Allgemeinen eines nach dem anderen - und als bearbeitetes Teil wieder herauskommt.
- Greifer: Greift das Rohmaterial, legt es in die Maschine ein und sammelt das bearbeitete Teil nach dem Bearbeitungsprozess ein.
- Roboter: Führt die mühsamen Tätigkeiten des Be- und Entladens von Teilen für den Bediener aus, einschließlich des Öffnens und Schließens der CNC-Tür.
- CNC-Tür: Hält die Metallabfälle in der CNC-Maschine und verhindert, dass die Teile bei laufender Maschine herausragen.
Sehen Sie sich das folgende Video an, um eine bessere Vorstellung von den verschiedenen Schritten zu bekommen, die für die Maschinenbedienung mit einem Universalroboter und einem Robotiq 2-Finger 85 Greifer erforderlich sind.
Sicherheit
Ein Grund, warum es einfach ist, kollaborative Roboter in maschinennahen Anwendungen einzusetzen, sind ihre eingebauten Sicherheitsfunktionen. Der Roboter hält nicht nur automatisch an, wenn er mit etwas (oder jemandem) in Berührung kommt, sondern er kann auch auf einen bestimmten Raum beschränkt werden. Es dauert nur wenige Minuten, um einen Sicherheitsplan zu konfigurieren, der die Bewegungen des Roboterarms auf einen bestimmten Arbeitsbereich beschränkt. Dies verringert die Gefahr des Einsatzes eines Roboters und reduziert auch die Notwendigkeit, Zäune oder andere Sicherheitsvorrichtungen zu kaufen, um Kollisionen mit Arbeitern zu vermeiden.
Wenn Menschen noch nie einen kollaborierenden Roboter bei der Arbeit gesehen haben, sind sie vielleicht nervös bei der Vorstellung, einem solchen so nahe zu sein. Die Demonstration von Sicherheit in Aktion ist eine gute Möglichkeit, Ängste abzubauen. Nutzen Sie Ihr erstes Projekt, um die Sicherheitsmerkmale von Cobots zu präsentieren. Es wird sich herumsprechen, wie reibungslos sich der Roboter bewegt und wie leicht er anhält, und die Leute werden sich entspannen.Wer legt die Sicherheitsrichtlinien für Cobots fest?
Die am häufigsten anerkannte Quelle für Sicherheitsrichtlinien für Cobots ist die ISO/TS 15066. Dies ist ein technischer Bericht, der von der Internationalen Organisation für Normung (ISO) erstellt wurde. Die ISO/TS 15066 (Roboter und Robotergeräte - Kollaborierende Roboter) ist noch keine richtige Norm. Es handelt sich um eine technische Spezifikation (TS), da weitere technische Entwicklungen erforderlich sind, bevor sie in eine vollständige Norm umgewandelt werden kann.
Für unsere Zwecke bedeutet dies, dass sich die darin vorgeschriebenen Sicherheitsgrenzen wahrscheinlich ändern werden. Sobald wir die praktischen Aspekte der Zusammenarbeit mit kollaborativen Robotern besser verstehen, werden die Grenzwerte aktualisiert. Auch wenn es sich noch nicht um eine vollständige Norm handelt, werden wir diesen Bericht dennoch als „Norm“ bezeichnen, da er einer Norm für die Sicherheit von Robotern am nächsten kommt. Alles über die Norm erfahren Sie in unserem eBook ISO/TS 15066 Explained.
Beispiele aus der Wirtschaft
Unternehmen setzen Cobots (kollaborative Roboter) ein, um drei Dinge zu erreichen: die Produktion auszuweiten, menschliche Arbeitskräfte auf höherwertige Aufgaben umzulenken und die Sicherheit aller zu gewährleisten. In diesem Abschnitt sehen wir uns einige Beispiele dafür an, wie sie dies in die Tat umsetzen.
Trelleborg: Ausweitung der Produktion
Bei Trelleborg Sealing Solutions, einem dänischen Fertigungsunternehmen, werden kollaborative Roboter als kleinere, sicherere Alternativen zu herkömmlichen Industrierobotern eingesetzt. Jeder Cobot ist praktisch zu einem Zubehörteil für jede CNC-Maschine geworden. Jasper Riis, der Produktionsleiter des Unternehmens, sagt: „Immer wenn wir eine neue Maschine kaufen, bestellen wir auch einen Roboter dazu.“ Dies ist ein absolut gültiger Ansatz, der für die Zwecke von Trelleborg eindeutig sehr effektiv ist.
Die Maschinenbediener des Unternehmens sind in der Lage, die Roboter auf grundlegendem Niveau zu programmieren, aber das scheint die einzige Robotikausbildung zu sein, die sie in diesem Stadium haben. Die Aufgaben der Bediener sind denen der früheren Maschinenbedienung sehr ähnlich geblieben. Der Hauptunterschied besteht in der Größenordnung. Früher bediente jeder Arbeiter drei Maschinen gleichzeitig, jetzt sind es acht.
Lowercase NYC: Das 5-tägige Integrationsprojekt
Für die Herstellung seiner stilvollen Brillen importiert Lowercase NYC Rohmaterial in Platten. Die Platten werden in kleine Tabletten geschnitten und dann in einer CNC-Maschine zu Brillengestellen verarbeitet. Die Maschine wird von einem UR5-Cobot von Universal Robots und einem Robotiq-Greifer bedient. Der Roboter nimmt das Rohmaterial auf, lädt es in die erste Position, schließt die Tür, drückt den Startknopf und wiederholt das Ganze für die zweite Position. Nach der Bearbeitung entnimmt der Roboter die fertige Brille und legt sie in einen Eimer. Die Brillen durchlaufen dann viele Schritte der Feinabstimmung, bevor sie versandfertig sind.
Jede Produktionscharge in der CNC-Maschine umfasst im Durchschnitt 500 Stück, davon etwa 30 bis 40 Stück pro Modell. Aber selbst bei einem so geringen Volumen ist der automatisierte Prozess laut Brian Vallario, Mitbegründer von Lowercase NYC, bei weitem die beste Lösung. „Ich muss an den Schraubstöcken jedes Mal nur ein paar manuelle Änderungen vornehmen. Der Rest ist alles automatisiert,“ erklärt er. „Diese Automatisierung ist wichtig für uns. Die Herstellung von Brillen ist ein sehr arbeitsintensiver Prozess, und wir sind ein so kleines Team, dass jede Verbesserung unserer Effizienz enorm wichtig ist. Ein Produkt zu haben, das es mir ermöglicht, am Computer zu sitzen und am Design zu arbeiten oder die arbeitsintensiveren Dinge zu erledigen, die nicht von Maschinen erledigt werden können, ist ein großes Plus für uns.“
Tegra Medical: Umschulung menschlicher Arbeitskräfte
Some peManche Leute mögen die obigen Geschichten lesen und denken: „Klingt so, als hätte der Roboter den Platz des Maschinisten eingenommen, und jetzt ist er arbeitslos!“ Aber das stimmt nicht. Der Sinn von kollaborativen Robotern besteht darin, mehr manuelle Aufgaben zu übernehmen und menschliche Arbeitskräfte für wertvollere Aufgaben freizusetzen.
Anstatt körperliche Arbeit zu verrichten, können die Mitarbeiter mehr Zeit für die Qualitätskontrolle, die Überprüfung von Teilen, die Prozessoptimierung und die Sicherstellung eines reibungslosen Produktionsablaufs aufwenden. Aufgaben wie die Wartung der Geräte können häufiger durchgeführt werden, ohne dass man sich Gedanken darüber machen muss, ob die Maschine gefüttert wird. Cobots ermöglichen es den Mitarbeitern,
- sich auf die Prozessoptimierung zu konzentrieren.
- sich auf die Produktqualität und Überprüfung zu konzentrieren.
- auf wichtigere oder dringendere Aufgaben verwiesen zu werden.
- in einem anregenderen Umfeld zu arbeiten.
Anstatt vor der Maschine zu stehen und auf das nächste Teil zu warten, können die Mitarbeiter ständig neue Dinge lernen. Letztlich erhalten die Arbeitnehmer anregendere Arbeitsplätze und die Manager eine bessere Produktion. Es ist eine Win-Win-Situation.
Tegra Medical hat bei der Einführung von kollaborativen Robotern klein angefangen, zunächst mit einem UR5-Roboter, dann mit drei UR5-Robotern auf verschiedenen Maschinen. Eine Ausbildungs- und Innovationskultur ist ein wesentlicher Bestandteil des Ansatzes von Tegra. Hal Blenkhorn, Direktor der Produktionsabteilung, sagt dazu: „Niemand wird seinen Arbeitsplatz an einen Roboter verlieren. Wir versuchen, den Mitarbeitern einen Mehrwert zu bieten, sie in neuen Fertigkeiten zu schulen, sei es in einem anderen Arbeitsgang oder indem wir sie zum Betreuer eines Roboters in diesem Bereich machen.“
Die Kultur des firmeninternen Fachwissens ermöglichte es Tegra, beim Einsatz von Robotern kreativ zu sein. Auf der Grundlage der Erkenntnisse aus den ersten drei Integrationen begannen die Teammitglieder mit einer ehrgeizigen Anwendung für ihren nächsten Roboter, einen UR10. Blenkhorn erklärt: „Die Herausforderung bei dieser letzten Zelle bestand darin, drei verschiedene Produkte in drei verschiedenen Betrieben einzusetzen. Es ist ungewöhnlich für uns - und ungewöhnlich in der Branche - eine Zelle mit gemischten Modellen zu haben, die drei [verschiedene] Produkte gleichzeitig versorgt.“
Durch die Übernahme grundlegender Programmierfunktionen hat das Fertigungsteam Blenkhorn mehr Zeit für die Entwicklung neuer Anwendungen gegeben. Die Betreiber haben sogar die Möglichkeit, sich an der Entwicklung dieser neuen Anwendungen zu beteiligen.
Das wird deutlich, wenn Paul Quitzau, Leitender Fertigungsingenieur, über die nächste Anwendung von Tegra spricht: „Wir sind sehr aufgeregt. Wir haben unseren vierten Roboter gekauft, und er wird in einem anderen Bereich unseres Unternehmens eingesetzt, in dem wir Lasermarkierungen vornehmen.“ Was die Einfachheit der Installation betrifft, sagt Quitzau: „Ich konnte die gesamte Anwendung ohne große Probleme zusammensetzen, und ich bin kein Programmierer, sondern ein Mechaniker.“
Zusätzliche Mittel für die Maschinenbeschickung
Maschinenbeschickungs-Paket
Schnellerer Produktionsstart mit Robotermaschinenbeschickung. Erfahren Sie, wie Sie Ihre CNC-Maschinenproduktion verbessern können.
Worauf Sie bei der Automatisierung der Maschinenbeschickung achten müssen
Fortgeschrittene Tipps zum richtigen Einrichten der Maschinenbeschickung. Die Maschinenbeschickung durch Industrieroboter ist ein wichtiges Thema in industriellen Automatisierungsprozessen.
Automatisieren Sie Ihren Maschinenbeschickungsprozess Schritt für Schritt
Eine Schritt-für-Schritt-Anleitung zur Automatisierung Ihrer CNC-Maschine mit einem kollaborativen Roboter durch die Festlegung von Basiswerten, die Verwendung von Automatisierungsdaten, die richtige Gestaltung der Roboterzelle und die Gewährleistung der Rentabilität.
