Anwenderbericht

Mensch und Roboter Hand in Hand

Das Zusammenspiel von Mensch und Roboter an einem fixierten Werkstückträger ist für den Systemintegrator immer eine Herausforderung. Es gilt für jede Anwendung die optimale Kombination von Arbeitsgeschwindigkeit des Roboters und Schutzmaßnahmen für den Werker zu finden. Eine solche Herausforderung war die Implementierung einer Teilautomation zur Herstellung von PUR-Teilen bei der Gebr. Titgemeyer GmbH & Co. KG am Werk Lotte. Gemeinsam mit dem Kunden entwickelte die de Man GmbH aus Borgholzhausen ein durchgängiges Konzept, das dem Werker am Schnittpunkt mit dem Roboter den optimalen Schutz im Rahmen der gesetzlichen Sicherheitsbestimmungen bietet.
Die Formen werden vorbereitet.

Das Werk Lotte (bei Osnabrück) gehört zur Titgemeyer Unternehmensgruppe, einem der Marktführer im Bereich Fahrzeugbauteile und Befestigungstechnik. Im Zuge einer umfassenden Modernisierung der Produktion von PUR-Teilen sollte das Befüllen der auf Werkstoffträgern aufgespannten Schäumformen von einem Industrieroboter übernommen werden, das Leeren, Säubern und Bereitstellen der Formen jedoch weiterhin manuell erledigt werden.

Automatische Zaunelemente sorgen für größtmögliche Sicherheit

Den Mittelpunkt der Applikation bildet ein Kuka KR125-Roboter. Um ihn herum sind an drei Seiten je fünf Stellplätze für die Werkstückträger angeordnet, auf denen die Schäumformen aufgespannt sind. Jede dieser Seiten bildet in der Anlage eine Sektion. An der vierten Seite steht eine Hochdruckmaschine, die das Füllgemisch bereitstellt. Aufgrund der großen Dimension der Anlage ist der Roboter mit einer zusätzlichen Armverlängerung von etwa einem Meter ausgestattet. Der Arbeitsbereich des Werkers befindet sich außerhalb des Formen-Karrees, so dass die Formenträger den Schnittpunkt zwischen Mensch und Maschine bilden. Um die Sicherheit des Werkers zu gewährleisten, wurden hier für jede Sektion zwei 5 x 2 Meter große Zaunelemente eingeplant, die sich nach oben hin öffnen und wechselseitig den Zugriff auf die Werkstückträger ermöglichen. Während der Werker die Schäumformen einer Sektion vorbereitet, versperrt ein Zaunelement hinter den Formen den Innenraum mit dem Roboter. Gibt er die Sektion zum Füllen frei, wird das Element automatisch nach oben gezogen, damit der Roboter die Formen erreichen kann. Gleichzeitig senkt sich unmittelbar vor dem Werker das zweite Element ab und verriegelt so den Innenraum wieder.

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Befüll- und Verschließvorgang durch Datenbank gesteuert

Zum Füllen der Formen führt der Roboter einen Mischkopf, der über Schläuche an der Hochdruckmaschine angeschlossen ist, über die Einfüllstutzen der Formen und füllt sie. Dabei greift er auf eine umfangreiche Datenbank zu, die ihm die notwendigen Daten wie Anzahl und Koordinaten der Stutzen bei den zu füllenden Formen, Koordinaten der Schließer, Füllmenge und Reaktionszeit des Gemisches je Form vorgibt. Nach dem Füllen jeder Form verschließt der Roboter den Einfüllstutzen automatisch, gleichzeitig startet ein interner Zähler, der die vorgegebene Reaktionszeit für diese Form herunter laufen lässt. Sind alle Formen gefüllt, ruht die Sektion, bis der letzte Zähler seine Laufzeit erreicht hat. Dann öffnet sich die Sektion automatisch wieder für den Werker, indem das äußere Zaunelement nach oben gezogen wird und den manuellen Zugriff auf die Formenträger ermöglicht. Gleichzeitig schließt sich das innere Element, außerdem werden die Formen entriegelt. Der Werker entnimmt nun die fertigen Teile, säubert die Formen und bereitet sie für die erneute Befüllung vor.

Drei Sektionen gewährleisten kontinuierlichen Umlauf

Da sich in der Anlage drei Sektionen befinden, wurde ein kontinuierlicher Umlauf geschaffen, bei dem eine der Sektionen vom Werker vorbereitet und eine andere befüllt wird, die dritte Sektion ruht. Dabei wird ein Umlauf optimiert, indem je Sektion Formen zusammengefasst werden, die eine ähnliche Reaktionszeit haben. Das Werk Lotte hat ca. 100 verschiedene aktive Schäumformen. Bei einem Produktwechsel wird der entsprechende Formenträger mittels Handhubwagen aus dem Karree herausgenommen und die Form außerhalb der Anlage gewechselt. Nach der Wiedereingliederung des Trägers werden die Koordinaten aller Einfüllstutzen und Verschlussspanner im Teach-In-Verfahren vom Werker angefahren und gespeichert. Dadurch ist man unabhängig von der Formenart, dem Stellplatz des Trägers im Karree und seiner exakten Ausrichtung. Der Technische Leiter Reinhard Schotter zeigt sich von der Roboteranlage begeistert: "Die von uns errechneten Rationalisierungsmaßnahmen kommen voll zur Geltung. Durch verbesserten Personaleinsatz, eine kürzere Einrichtungszeit und eine Erhöhung der Ausbringungsmenge konnte eine extrem kurze Amortisationszeit erreicht werden. Dazu ist es für uns erstmals möglich, die Leistung dieses Fertigungsbereiches zu dokumentieren und auszuwerten." lg

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