Yaskawa: Automatisieren mit Roboter Cobot automatisiert Drahterodieren

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Der Lohnfertiger Nordspan GmbH im schleswig-holsteinischen Schwentinental hat mit einer Automationszelle des Systemintegrators «b-automated» eine Drahterodiermaschine automatisiert. Ein Cobot HC10DTP von Yaskawa be- und entlädt Bauteile.

Insbesondere Lohnfertiger stehen vor ganz besonderen Herausforderungen, etwa in Bezug auf Fachkräfte und effiziente Produktionsprozesse. Diese können sie mit Hilfe einer Digitalisierung und Automatisierung bewältigen. Mindestens zwei Gründe machen den Einstieg in die Automatisierung inzwischen auch für kleinere Produktionsunternehmen sehr attraktiv. Zum einen sind qualifizierte Fachkräfte viel zu wertvoll, um sie für monotone oder körperlich anstrengende Tätigkeiten einzusetzen. Zum anderen sind Roboter mit dem Siegeszug MRK-fähiger Cobots einfacher und komfortabler zu bedienen als je zuvor.

Automatisieren unumgänglich

Unter diesen Bedingungen suchten auch die Verantwortlichen bei der Nordspan GmbH in Schwentinental bei Kiel nach neuen Wegen. Das im Jahr 2019 gegründete Unternehmen mit etwa 30 Mitarbeitenden ist als Lohnfertiger für die Muttergesellschaft JBS Systems Hersteller flexibler Führungsbuchsen und Spannzangen für Langdrehautomaten. «Leider finden wir kaum noch qualifizierte Mitarbeiter, daher ist Automatisierung und Digitalisierung für uns lebensnotwendig», stellt Geschäftsführer Maik Jess fest.

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Für das erste Automatisierungsprojekt fiel die Wahl auf eine Drahterodiermaschine. Beim Drahterodieren werden die Spannzangen präzise geschlitzt. Das dauert pro Arbeitsgang bis zu einer Stunde. Entsprechend komplex ist die Automatisierung des Prozesses. Die Spannzangen werden unter Wasser bearbeitet. Dies erfordert eine Spannvorrichtung, die auch mit den prozessbedingt starken Verschmutzungen im Wasser keine Schwierigkeiten hat. Darüber hinaus müssen die fertig geschlitzten Zangen unverzüglich nach der Entnahme aus dem Maschinenbett gründlich gereinigt und getrocknet werden, um ein Anlaufen der Oberflächen zu verhindern. Zudem sollte die Anlage einfach zu bedienen und flexibel sein sowie sich in die beengte Arbeitsumgebung einfügen können.

Gesamtsystem verwirklicht

Beim Suchen nach einem optimalen Konzept für diese anspruchsvolle Aufgabe wurde Nordspan durch die Empfehlung von Yaskawa beim Systemintegrator «b-automated» und seinem Inhaber Luciano Baumgart fündig. Das inzwischen verwirklichte Automationssystem kombiniert Baukastenmodule Zero Cob und Spannmittel von Zero Clamp mit einem Cobot HC10DTP und einem Greifer von der Zimmer Group.

Die Schnittstelle zwischen Robotersteuerung und Erodiermaschine wird über eine Fabriksoftware des Softwarespezialisten «software4production» GmbH (S4P) verwirklicht. Einhergehend ist damit der Grundstein für eine weitergehende Digitalisierung und Automatisierung in Richtung einer autonomen Fertigung gelegt. Mithilfe einer webbasierten Anwendung kann der Anlagenverbund nun remote überwacht werden, um weitere Optimierungen zu ermöglichen und die Anlagenverfügbarkeit im 24/7-Betrieb auf höchstem Niveau zu halten.

Cobot als zentrale Komponente

In der Automationszelle ist ein Cobot aus der Serie HC (Human Collaborative) von Yaskawa installiert. Dies ist ein vollwertiger Industrieroboter. Dennoch kann er sicher bei reduzierter Geschwindigkeit arbeiten. Bei eventuellen, auf jeden Fall ungefährlichen Kollisionen unterbricht er unverzüglich sämtliche Bewegungen. Somit dürfen sich Personen unmittelbar in seinem Arbeitsraum befinden. Beim Lohnfertiger ist der Roboter zusätzlich durch einen Flächensicherheitsscanner gesichert.

Die gewählte Variante des Cobots trägt bis zu 10 kg schwere Lasten in Verbindung mit 1200 mm effektiver Reichweite. Er ist nach IP67 gegen Staub- und Flüssigkeiten geschützt. Der Greifer von Zimmer ist ideal auf den Cobot abgestimmt. Konkret handelt es sich um einen eigens für die Anwendung konfigurierten Parallelgreifer mit Federrückstellung. Letztere verhindert, dass ein aufgenommenes Bauteil bei Druckverlust aus dem Greifer fällt.

Wie alle Ausführungen der Baureihe Motoman HC zeichnet sich auch die Variante HC10DTP durch eine besonders nutzerfreundliche Bedienung aus. Neben dem Einsatz eines übersichtlichen Handbediengeräts ist es auch möglich, den Roboterarm direkt mit der Hand zu führen und zu programmieren (Direct Teach, DT). Das beschleunigt erheblich, individuelle Programme für den Roboter zu erstellen.

Bestens bewährt

Insgesamt dauerten der komplette Aufbau, die Montage und die Integration des Roboters inklusive der Peripherie mit Mechanik, Elektrik und Software weniger als fünf Arbeitstage. Die Anlage hat sich seitdem gut bewährt, wie auch Christian Wiese, Maschinenbediener bei Nordspan, bestätigt: «Der Roboter ist sehr einfach zu bedienen und nimmt mir die monotone Arbeit an der Erodiermaschine ab! Jetzt kann ich mich endlich um wichtigere Dinge kümmern und der Kollege Roboter produziert 7/24 selbstständig. Was will man mehr?»

Unbeaufsichtigt arbeiten

Durch die Automation kann die Drahterodiermaschine inzwischen auch in unbeaufsichtigten, sogenannten Geisterschichten autonom betrieben werden. Sie verwirklicht bis 24 Stunden produktive Arbeitszeit. Sollte eine Störung auftreten, ist dies für die Mitarbeiter mittels intuitiver Benutzeroberfläche jederzeit ersichtlich. So kann rechtzeitig gegengesteuert werden, um keine wertvolle Maschinenlaufzeit zu verschwenden.

Zufrieden zeigt sich Nordspan-Geschäftsführer Maik Jess: «Die Roboterzelle wird sich in weniger als einem Jahr amortisiert haben und die Maschinenauslastung hat sich jetzt bereits mehr als verdoppelt.»

(kmu)

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