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 einer Bearbeitungsstation, 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 Zelle, Bearbeitungsstation. 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. Schnell erkannten wir, dass die Anlage nicht mehr den aktuellen Standards entsprach und 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 beim Umbau der Bearbeitungsstation 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.
Ein energieeffizienter Getriebe-Drehstrommotor treibt diese Drehtische an. Eine formschlüssige Kurvenwalze wandelt die konstante Drehbewegung in eine getaktete Bewegung der Tischplatte um.
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 fertigten wir eine tragende Grundkonstruktion für den Drehtisch. Auf dem Drehtisch montierten wir eine großflächige, plangedrehte Metallplatte auf der sich zwei identische Bearbeitungsstationen befinden. Aufsetzdorne positionieren die Werkstücke präzise auf den Bearbeitungsstationen.
Wir fertigten sämtliche Komponenten unter Einhaltung normgerechter Toleranzen.Zusätzlich trennt ein Sicherheitszaun den Drehtisch in zwei Bereiche. Den automatisierten Arbeitsbereich des KUKA-Roboters und den manuellen Arbeitsbereich, der für das Bedienpersonal zugänglich ist.
Eletkrische Komponenten
Im Rahmen des Projekts konstruierten wir einen ergänzenden Schaltschrank und statteten ihn mit allen erforderlichen Komponenten aus. Dazu gehören eine F-CPU (Fehlersichere speicherprogrammierbare Steuerung) mit verschiedenen sicheren Ein- und Ausgangsbaugruppen. Unsere Mitarbeiter richteten diese Komponenten fachgerecht ein und programmierten sie.
Darüber hinaus integrierten wir ein HMI als Bedienoberfläche in den Schaltschrank welches als Schnittstelle zwischen Bedienpersonal und Anlage dient. Zusätzlich wurde der bestehende Schaltschrank beim Kunden optimiert und für die neuen Funktionen aufgerüstet. Dabei integrierten wir zwei Frequenzumrichter der die Drehbewegung der Spindeln in den Bearbeitungsstationen steuern. Außerdem implementierten wir eine WAGO-Schnittstelle, um die Kommunikation zwischen Roboter und SPS sicherzustellen.
Programmierung
Im Zuge der Anpassungen stimmten wir alle Kundenprogramme auf die neue Position des Drehtisches ab. Eine zentrale Änderung stellte dabei die Verschiebung der Referenzpunkte im Koordinatensystem des -Roboters dar. Durch diese Maßnahme fährt der Roboter die Produkte weiterhin wie gewohnt ab. 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.
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