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Automatica: Roboter und Werkzeugmaschinen im Team

Auch in Zeiten von Leichtbaulösungen bleibt Metall ein zentraler Werkstoff, dessen Bearbeitung und Montage durch Automatisierung immer effizienter werden muss. Aktuelle Trends bei Montage- und Handhabungstechnik, Robotik sowie industrieller Bildverarbeitung zeigt die Automatica 2012 vom 22. bis 25. Mai auf dem Gelände der Neuen Messe München. Beispielsweise wachsen Roboter immer enger mit Werkzeugmaschinen zusammen, um deren Effizienz zu steigern, oder sie übernehmen selbst Aufgaben der CNC-Bearbeitung.

Immer komplexere Schweißnahtprüfungen bewältigen Bilderverarbeitungssysteme. Sie untersuchen beispielsweise trotz starker Spiegelungen auch Aluminiumnähte oder liefern Daten für eine automatische Nacharbeit.

Moderne Werkzeugmaschinen legen bei der spannenden Bearbeitung ein solches Tempo vor, dass die Nebenzeiten - etwa zum Be- oder Entladen - für die Gesamtleistung immer wichtiger werden. Hier sorgen verstärkt Roboter für eine Beschleunigung. Verschiedene Roboterhersteller stellen derartige Lösungen vor, und können in diesem Segment ein deutliches Wachstum verbuchen.

Neben der Beschleunigung kann die Verbindung von Robotersystemen und Werkzeugmaschinen auch für einen vollautomatischen mannlosen Betrieb sorgen. Für die Automatisierung von Werkzeugmaschinen werden vor allem zwei Konzepte verfolgt: zum einen die Integration des Roboters in die Werkzeugmaschine, zum anderen das Andocken kompletter Automatisierungsmodule inklusive Roboter an die Maschine.

Nur robuste Roboter können in der Werkzeugmaschine arbeiten

Vor allem für die Integration des Roboters in die Werkzeugmaschine werden auf der Messe neue Roboterkonzepte gezeigt, die den widrigen Umgebungsbedingungen mit Spänen, Schleifstaub, Kühlschmierstoffen und sonstigen aggressiven Medien gewachsen sind. Auch "hinter" der Werkzeugmaschine tragen Teams aus Robotern und Bildverarbeitungssystemen zur Effizienz und Automatisierung bei. Sie übernehmen zum Beispiel Aufgaben der Qualitätskontrolle, sorgen aber gegebenenfalls auch für die Weiter- oder Fertigbearbeitung von Werkstücken. Im Kommen sind auch CNC-Bearbeitungen, bei denen kostengünstigere Roboterlösungen an die Stelle teurer 5-Achs-CNC Maschinen treten. Hersteller haben dazu Roboter einer Stabilität entwickelt, die für die Bearbeitung härterer Materialien erforderlich ist. Dazu werden teilweise an die einzelnen Roboterachsen Servo-Stabilisatoren angebaut. Sie versprechen eine reproduzierbare Bearbeitung, bei der die geforderten Maßtoleranzen eingehalten werden. Zudem werden verbesserte Steuerungstechnologien angeboten, die auf CNC-gesteuerter Bewegungsplanung basieren.

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Bildverarbeitung kontrolliert nun auch Alu-Schweißnähte

Im Gespann erlauben Robotik und Industrielle Bildverarbeitung immer weiter optimierte Positionierungslösungen, beispielsweise für Schweißoperationen. So stellen Unternehmen aus der Bildverarbeitung auf der Automatica Komplettsysteme zur Roboter-Positionsregelung vor, die es erlauben, Anbauteile oder Werkzeuge in Relation zu einem Werkstück exakt zu positionieren. Dabei werden alle Positionierfehler des Roboters korrigiert und eine hochgenaue Positionierung erreicht. Immer exakter und schneller wird mithilfe der Bildverarbeitung auch die Qualitätsprüfungen von Schweißnähten. Bei Werkstücken aus Stahl hat sie diese Aufgabe schon seit einiger Zeit sicher im Griff. Nun erlauben neue Techniken auch die Schweißnahtkontrolle beim optisch anspruchsvolleren und aufgrund des Leichtbautrends immer wichtigeren Aluminiums. Weil bei dem Leichtmetall extreme Spiegelungen und dunkle Schmauchspuren die Regel sind, waren optische Sensoren hier bislang überfordert. Auf der Fachmesse sind nun neue Sensoren zu sehen, die dank höherer Dynamik, größerer Tiefenschärfe und verbesserter Auswertesoftware auch den Aluminiumanforderungen gewachsen sind.

Die Nacharbeit wird automatisiert

Bei Schweißnähten gehen die Aufgaben der Bildverarbeitung immer mehr über die einfache Entscheidung "IO" oder "NIO" hinaus: Die Sensoren sollen inzwischen auch die Art, die Ausdehnung und Lokalisation des Schweißfehlers exakt erkennen - und damit die Daten für eine vollständig automatisierte Nacharbeit liefern. Dafür werden unterschiedliche Sensorsystem und hoch komplexe Auswertesysteme kombiniert. Nicht nur unter ästhetischen, sondern ebenso unter funktionalen Gesichtspunkten wird die Oberflächeninspektion immer wichtiger. Oberflächenfehler auf Zylinderkopfdichtungen können beispielsweise später zu Ausfällen führen. Hier bietet die Bildverarbeitung komplexe Inspektionssysteme mit spezieller Prüfsoftware, maßgeschneiderten Beleuchtungen und hochauflösenden Zeilenkameras. Zudem werden die Bildsensoren immer mobiler: Sie lassen sich einfach an Roboter montieren und sind mit robotertauglichen Gigabit-Ethernet-Leitungen ausgestattet, die zum einen den hohen Beanspruchungen gewachsen sind und zum anderen hohe Übertragungsraten bieten.

Schneller und flexibler handhaben und montieren

Immer höheres Tempo und größere Flexibilität trotz zunehmender Automatisierung sind in der Metallverarbeitung zentrale Forderungen an die Montage- und Handhabungstechnik. Darauf antwortet die Branche unter anderem mit immer schnelleren und kompakteren Pick-and-Place-Lösungen. Zu sehen sind unter anderem Zuführsysteme, die mithilfe individueller Kombinationen aus Robotik, Linearsystemen, moderner Greifertechnik und intelligenter Bildverarbeitung für die verschiedensten Teile geeignet sind. Dem Wunsch nach Flexibilität kommen auch "mitwachsende" Montagesysteme entgegen, die es erlauben bei wachsendem Volumen die Kapazität einfach zu erhöhen, die sich aber auch für halbautomatische Montagen einsetzen lassen. kf

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