Umbau einer Bearbeitungsstation
Die Herausforderung bestand darin, die Produktivität einer bestehenden Kuka Roboter-Bearbeitungsstation zu maximieren, die für das Fräsen von Stopfen eingesetzt wird. Ziel war es, den Durchsatz signifikant zu erhöhen und die Bearbeitungszeit insgesamt zu reduzieren.
Dieser Beitrag beschreibt den vollständigen Umbau der Anlage, der es ermöglicht, in kürzerer Zeit eine deutlich größere Menge an Teilen zu bearbeiten. Wir zeigen, wie durch präzise Anpassungen an der Steuerung und Mechanik die Effizienz der Station optimiert wurde, um den gesteigerten Anforderungen an die Fertigungsgeschwindigkeit gerecht zu werden.
Ausgangssituation: Ein Modernisierungsbedarf
Der Kunde trat mit einem klaren Anliegen an uns heran: Die Modernisierung seiner bestehenden Anlage. Er bat uns um Ideen und einen Vorschlag, wie die Effizienz der Produktion nachhaltig gesteigert werden könnte.
In einer ersten gemeinsamen Besprechung haben wir die vorhandene Situation genau analysiert. Es wurde schnell klar, dass die Anlage nicht mehr den aktuellen Standards entsprach und dringend ein Upgrade benötigte. Gemeinsam haben wir verschiedene Modernisierungsoptionen geprüft, um die Produktivität zu steigern. Dabei kristallisierte sich unser 2-Takt-Drehtisch als die perfekte Lösung heraus – eine Komponente, die speziell für solche Herausforderungen entwickelt wurde und uns die schnellste und effizienteste Umsetzung ermöglichte.
Exakte Positionierung für perfekte Qualität
Ein zentraler Punkt bei der Modernisierung war die Präzision. Es war von entscheidender Bedeutung, dass die Positionen der neuen Bearbeitungsstationen exakt an derselben Stelle liegen, an der der Roboter mit dem Fräsvorgang beginnt. Nur so konnten wir die gleichbleibend hohe Qualität der Produkte gewährleisten. Diese Anforderung war für uns nicht nur ein technisches Detail, sondern die Grundlage, um das Projekt erfolgreich und mit höchster Produktgüte abzuschließen.
Diese Drehtische werden von einem energieeffizienten Getriebe-Drehstrommotor angetrieben. Dessen konstante Drehbewegung wird durch eine formschlüssige Kurvenwalze in eine getaktete Bewegung der Tischplatte umgesetzt.
Anwendungsbereiche sind unter anderem der Werkstückwechsel in Schweißanlagen, das Ein- und Ausschleusen von Werkstückträgern sowie andere getaktete Arbeitsabläufe in der Serienfertigung. Dabei sind typische Taktzeiten von 2 bis 6 Sekunden bei 2er, 3er oder 4er Teilungen.
Mechanik: Fertigung in unserem Haus
Konstruktion des Drehtisches
Für die Umsetzung der Drehbewegungen wurde eine tragende Grundkonstruktion für den Drehtisch gefertigt. Auf dem Drehtisch ist eine großflächige, plangedrehte Metallplatte montiert, auf der sich zwei identische Bearbeitungsstationen befinden. Die zu bearbeitenden Werkstücke werden mittels Aufsetzdornen präzise auf den Stationen positioniert.
Die Fertigung sämtlicher Komponenten erfolgte unter Einhaltung normgerechter Toleranzen, um eine exakte und wiederholbare Bewegung des Tisches sicherzustellen. Zusätzlich wurde der Drehtisch durch einen Sicherheitszaun in zwei Bereiche geteilt: den automatisierten Arbeitsbereich des KUKA-Roboters und den manuellen Arbeitsbereich, der für das Bedienpersonal zugänglich ist.
Eletkrische Komponenten
Im Rahmen des Projekts wurde ein ergänzender Schaltschrank konstruiert und mit allen erforderlichen Komponenten ausgestattet. Dazu gehören eine Safety-SPS (speicherprogrammierbare Steuerung) mit verschiedenen sicheren Ein- und Ausgangsbaugruppen. Diese Komponenten wurden fachgerecht eingerichtet und programmiert.
Darüber hinaus erhielt der Schaltschrank eine Bedienoberfläche mittels HMI, das als Schnittstelle zwischen Bedienpersonal und Anlage dient.Zusätzlich wurde der bestehende Schaltschrank beim Kunden optimiert und für die neuen Funktionen aufgerüstet. Hierbei wurden zwei Frequenzumrichter integriert, die die Drehbewegung der Spindeln in den Bearbeitungsstationen steuern. Außerdem wurde eine WAGO-Schnittstelle implementiert, um die Kommunikation zwischen Roboter und SPS sicherzustellen.
Programmierung
Im Zuge der Anpassungen wurden alle Kundenprogramme auf die neue Position des Drehtisches abgestimmt.
Eine zentrale Änderung stellte dabei die Verschiebung der Referenzpunkte im Koordinatensystem des -Roboters dar. Durch diese Maßnahme kann der Roboter die Produkte weiterhin wie gewohnt abfahren. Der Bediener muss lediglich geringfügige Korrekturen vornehmen, um ein optimales Bearbeitungsergebnis zu erzielen.
Darüber hinaus wurde die Fahrgeschwindigkeit für die jeweiligen Produkte angepasst, da sich diese in Länge und Durchmesser unterscheiden.
Im Zuge dieser Änderung wurde dem Bediener nun zusätzlich die Möglichkeit gegeben, die Geschwindigkeiten für jedes Programm separat auszuwählen und zu speichern. Dies erlaubt eine flexible und produktspezifische Anpassung der Bearbeitungsparameter.
Ebenfalls wurde die Home-Position (Grund-/Ausgangsposition) des Roboters vor Programmbeginn verändert.
Sie wurde weiter nach vorne verlegt, um unnötige Fahrwege sowie Zeit- und Energieverluste zu vermeiden.