Arku Vision-Roboter: Automatisiert Richten mit präzisem Blick des Roboters

Der Vision-Roboter hebt die Teile präzise auf die Rollbahn des FlatMaster 88. Ohne zusätzliche, manuelle Lagekorrektur kann der Richtprozess sofort starten.

Andreas Hellriegel
Geschäftsbereichsleiter bei Arku

„Mit dem Vision-Roboter hat Arku einen großen Schritt gemacht, um seine Anlagen noch stärker in den Gesamtprozess zu integrieren. Dennoch ist die Entwicklung nicht am Ende. Als nächstes wird der Greifer zum Beispiel auch Teile aus losen Haufen in Kisten zielgenau greifen können. Prozesslücken schließt Arku damit Stück für Stück, um die automatisierte Werkhalle in der blechverarbeitenden Industrie eines Tages Realität werden zu lassen.“

„Vor allem Lohnfertiger wie Laser- oder Brennbetriebe stehen vor der Herausforderung häufig wechselnder Größen und Formen von Zuschnitten“, erklärt Andreas Hellriegel, Geschäftsbereichsleiter bei Arku. „Da sie einen Roboter für jede Teilegruppe neu programmieren müssten, lohnt es sich für sie nicht, das Handling zu automatisieren.“ Gleichzeitig liegen in diesem Bereich große Einsparpotenziale. Hellriegel verdeutlicht das am Beispiel des Richtens von Blechteilen: „Der eigentliche Richtvorgang dauert nur ein paar Sekunden. Den Großteil der Zeit nimmt das Zuführen und Entnehmen der Bleche in Anspruch.“ Diese Zeit verlängere sich umso mehr, wenn sich die Teile wegen ihres hohen Gewichts nur mit mechanischer Hilfe bewegen lassen. Bei schweren oder großflächigen Teilen sind das mitunter mehrere Minuten. „So sind die Betriebe gezwungen, für diese einfache und unproduktive Tätigkeit Personal einzusetzen, das sie an anderer Stelle dringender benötigen würden.“

Der Vision-Roboter schafft hier Abhilfe. Sein Herzstück ist die integrierte Kameratechnik: Sie fokussiert jeden Zuschnitt aufs Neue, prüft die Maße und richtet seinen Hebearm aus. Lage, Form, Größe und Gewicht der Teile können innerhalb eines gewissen Rahmens variieren, ohne dass eine Programmierung erforderlich ist. Schon Kleinserien lassen sich damit ohne Neujustierung der Anlage wirtschaftlich automatisieren. „Der Effizienzgewinn macht sich schnell bemerkbar. Die kritische Losgröße, für die sich Automatisierung bezahlt macht, sinkt. Der Vision-Roboter rechnet sich oft schon ab Einschichtbetrieb“, betont Hellriegel.

Das Auge des Vision-Roboters überblickt von oben den Arbeitsbereich und scannt jedes Teil aufs Neue. Kleinserien mit variierenden Teilemaßen meistert der Roboter damit ohne Neuprogrammierung.

Autonom und zuverlässig

Der Vision-Roboter arbeitet nicht nur flexibel, sondern auch zuverlässig und autonom. Mitarbeiter müssen ihn während der Tätigkeit nicht überwachen und können andere Aufgaben erledigen. Zwischenprüfungen aktueller Prozesswerte lassen sich dank des integrierten Prozesskontrollsystems abseits der Maschine am Laptop vornehmen. Ist ein Palettenstapel abgearbeitet, stoppt das Programm automatisch. Ebenso unterbricht der Greifer seine Tätigkeit bei Überlast oder wenn sich Teile verhaken. Selbst wenn der Roboter wegen wechselnder Teilemaße einen anderen Greifer benötigt, erledigt er dies selbstständig. Dafür wählt er einfach das passende Modell aus der Wechselstation.

Seine Leistungsfähigkeit zeigt der Vision-Roboter vor allem in Gewichtsklassen, die nicht mehr per Muskelkraft zu bewältigen sind. „Spätestens bei Teilen ab 30 Kilogramm sind bisher entweder zwei Mann oder Hilfsgeräte wie ein Hebekran notwendig. Für den Roboter macht das hingegen keinen Unterschied“, betont Hellriegel. Das Gerät kann ein Gewicht von 100 Kilogramm und mehr frei stemmen. Mit einer zugelassenen Blechstärke von bis zu 50 Millimetern eignet er sich zudem für ein breites Spektrum an Teilen. Sind die Blechteile einmal im Arbeitsbereich des Roboters platziert, übernimmt die Vision-Technik vollautomatisch und ohne Programmierung.

Ein Prozess, eine Lösung

Damit der Vision-Roboter sein volles Potenzial entfalten kann, wird er stufenlos in den Richt- oder Entgratprozess integriert. Bei Testläufen unter realen Bedingungen machte sich Arku die hauseigene Infrastruktur zu Nutze: Mehr als ein Jahr lang prüften und optimierten Ingenieure den Vision-Roboter im Richt- und Entgratzentrum am Unternehmensstandort in Baden-Baden. Hier richteten sie beispielsweise das Gerät so ein, dass der Magnet-Hebearm Blechstapel auf einer Europalette erkennt und richtig ausgerichtet auf der Rollbahn der Präzisionsrichtmaschine FlatMaster positioniert. Der Richtprozess kann dann sofort starten. Zusätzliche Lagekontrollen durch Mitarbeiter sind daher unnötig. Außerdem haben die Entwickler eine Prozessumkehr installiert: Der Roboter übernimmt auch das Abladen und Stapeln fertig gerichteter Zuschnitte. Dafür werden diese durch die Maschine wieder zurückgeführt.

Der Anteil menschlicher Zuarbeit an der Maschine beschränkt sich auf das Rüsten der Blechstapel. Ein Mitarbeiter platziert eine Palette mit den gestapelten Blechen im definierten Greifbereich. Dann startet er den autonomen Richtprozess mit wenigen Einstellungen am Bedienpanel. Die Gesamtzeit des Rüstens dauert nur rund zwei Minuten – ohne Programmieren und selbst mit völlig unbekannten Teilen. Sollten doch einmal Korrekturen an den Richteinstellungen nötig sein, so lassen sich diese speichern und beim nächsten Mal per Barcode wieder abrufen. Da die Teile im Prozess auf Ebenheit vermessen werden, kann der Roboter die Teile nach dem Richten entsprechend nach Toleranz sortieren.

„Ziel unserer Entwicklung war es, einen durchgängigen Prozess auf Knopfdruck zu liefern. Um Schnittstellen müssen sich unsere Kunden nicht mehr kümmern“, erläutert Hellriegel. Daher hat Arku den Vision-Roboter für sein gesamtes Portfolio an Richt- und Entgratmaschinen angepasst. Für Kunden, die bereits im Besitz eines FlatMaster- oder EdgeBreaker-Modells sind, bietet Arku zudem einen Nachrüstservice an. „Wir passen die Robotik optimal auf jede unserer Maschinen an. Natürlich stehen wir auch nach der Installation mit unserem weltweiten Service zur Verfügung.“

Effizienz als Gesamtlösung

Schnittstellen spielen jedoch nicht nur im Zusammenhang mit dem Roboter eine wichtige Rolle. Arku hat ebenso die Integration seiner Anlagen in die gesamte Prozesskette Blech im Auge. Vom Schneiden über das Strahlen, Entgraten und Richten durchlaufen Blechrohlinge zahlreiche Schritte bis zum fertigen Blechteil. Oft werden die Bleche noch händisch von Maschine zu Maschine gebracht. Durch Verkettung der Stationen lässt sich auch hier der Handlingaufwand stark reduzieren. „Wir bieten hier seit vielen Jahren für unsere Anlagen Lösungen, die reibungslose Übergänge gewährleisten. Das sind zum Beispiel Rollbahnen, Dreheinrichtungen oder Teilerückführungen, die sich leicht einbinden lassen“, erklärt Hellriegel. Müssen Teile jedoch gewendet werden, ist das auf der Rollbahn nicht möglich. Dies übernimmt dann zum Beispiel der Roboter.

„Mit dem Vision-Roboter hat Arku einen großen Schritt gemacht, um seine Anlagen noch stärker in den Gesamtprozess zu integrieren. Dennoch ist die Entwicklung nicht am Ende“, blickt Hellriegel in die nähere Zukunft. „Als nächstes wird der Greifer zum Beispiel auch Teile aus losen Haufen in Kisten zielgenau greifen können. Prozesslücken schließt Arku damit Stück für Stück, um die automatisierte Werkhalle in der blechverarbeitenden Industrie eines Tages Realität werden zu lassen.“