LBR iisy Cobot von Kuka unterstützt in der Qualitätssicherung von Kaffeemühlen

55.000 Mal Mahlen und Wiegen: Der LBR iisy von Kuka unterstützte die Entwicklungsingenieure von Gronbach bei der Qualitätskontrolle eines neuen Kaffeemahlwerks.

Die Unternehmensgruppe Gronbach wurde 1964 ursprünglich als Hersteller von Scharnieren gegründet. Die Geschäftsentwicklung verlief nahezu rasant: Heute betreibt das Unternehmen insgesamt fünf Produktionsstandorte in Europa, verfügt über eine Vertriebsniederlassung in den USA und beschäftigt etwa 1.200 Mitarbeitende. Als OEM hat sich Gronbach auf die Entwicklung und Fertigung von technischen Baugruppen bzw. kompletten Produkten spezialisiert, die international an über 500 verschiedene Kunden – von Großkonzernen bis zu Start-ups – vornehmlich aus der Hausgerätebranche geliefert werden, etwa Kaffeemaschinen, Induktionskochfelder, Dampfgarer und vieles mehr. Darüber hinaus zählen die Branchen Gastro, Medizin, Automotive und Consumer Goods zum Kundenkreis.

Dank Mensch-Roboter-Kollaboration mit einfacher Teach-in-Funktion sind Inbetriebnahme und Programmierung des LBR iisy schnell und einfach.

Premium-Anbieter für High-End-Geräte und -Baugruppen

Qualität hat hier höchste Priorität. Der Produktions- und F&E-Standort Niederndorf in Tirol mit rund 200 Mitarbeitenden hat für die Gronbach Gruppe große Bedeutung, wenn es um die Gesamtentwicklung von Produktlösungen geht – die Fäden hinsichtlich Mechanik, Elektrik, Elektronik, Software etc. laufen hier zusammen. Ein eigenes Expertenteam widmet sich der Forschung und der kundenspezifischen Entwicklung von Geräten und Baugruppen. Allen Produkten ist der hohe Anspruch an Qualität hinsichtlich Technologie, Nachhaltigkeit und Energieeffizienz gemeinsam. Für die intensive Qualitätskontrolle eines neuen Kaffeemahlwerks setzten die Entwicklungstechniker zur Verbesserung der Prozesse in einem Testaufbau auf die Unterstützung durch den Kuka Cobot LBR iisy. Als Premium-OEM verfügt Gronbach über breite Fertigungskompetenz mit umfassendem Know-how im Bereich F&E. Der in hunderten kundenspezifischen und erfolgreich abgewickelten Projekten aufgebaute Erfahrungsschatz mündet nun in der Eigenmarke LIGRE: Unter dieser tritt das Unternehmen ab sofort selbst als Hersteller von High-End-Maschinen für die Kaffeezubereitung in den Markt ein. Eines der ersten Produkte, die aktuell auf den Markt kommen, ist neben einer Espressomaschine die Kaffeemühle LIGRE siji.

Völlig neuartig bei einer Kaffeemühle des Consumer-Segments ist die grammgenau voreinstellbare Kaffeemenge, die gemahlen werden soll. Um sicherzustellen, dass die erstklassige Qualität keine leere Phrase bleibt, haben sich die F&E-Experten von Gronbach entschlossen, diese Neuentwicklung einer intensiven Qualitätskontrolle durch eine Testreihe zu unterziehen. Die zugrundeliegende Annahme war, dass mit der Kaffeemühle bei einer Lebensdauer von rund zehn Jahren etwa 500 kg Kaffee gemahlen bzw. verarbeitet werden. Um langfristig korrekte Wiegeergebnisse unter verschiedenen Einsatzbedingungen für die Gesamtmenge von einer halben Tonne Kaffee zu ermitteln, war es erforderlich, eine Methode anzuwenden, die nicht nur eine radikale Beschleunigung ermöglicht, sondern auch eine enorme Wiederholgenauigkeit aufweist. Schließlich sollten die Ergebnisse belastbar sein und die gewonnenen Erkenntnisse in zukünftige Weiterentwicklungen und Verbesserungen einfließen.

Prädestiniert für zuverlässig wiederholgenaue Bewegung: Cobot-Anwendungen kommen verstärkt in Entwicklungs- und Testlaboren, beispielsweise für die Qualitätskontrolle, zum Einsatz.

Wirtschaftliche Qualitätskontrolle

Eine wirtschaftliche Qualitätssicherung durch einen Testaufbau, darüber waren sich die F&E-Experten von Gronbach einig, konnte nur mittels Automatisierung durch Roboter erfolgen. Der Weg zu Kuka gestaltete sich kurz, da am Standort Niederndorf bei Kufstein des Unternehmens bereits mehrere Industrieroboter im Einsatz sind. Gut, dass Kuka mit dem LBR iisy einen Cobot im Programm hat, der wie geschaffen ist für Prozesse wie diese.

Mit der maximalen Traglast von 3 kg ist der wendige Roboter zwar im konkreten Fall nicht ausgelastet, doch „für mögliche weitere Anwendungen und Prozesse ist es gut zu wissen, dass Luft nach oben ist“, so Alexander Fahringer, der überzeugt ist, mit diesem Initialprojekt zu zeigen, dass insbesondere kollaborierende Roboter zukünftig in Entwicklungsabteilungen, wie beispielsweise im Qualitätsmanagement, einen festen Platz haben. Auch größere Traglasten sind natürlich kein Problem: Kuka bietet die LBR iisy Cobots mit maximalen Traglasten von bis zu 15 kg und Reichweiten zwischen 760 und 1.300 mm an.

Dipl.-Wirt.-Ing. (FH) Alexander Fahringer, Technischer Entwicklungs- und Versuchsingenieur bei Gronbach, ist davon überzeugt, dass Cobots u .a. im Qualitätsmanagement künftig einen festen Platz haben.

Qualitätsmanagement: Test in sechs Schritten

Für den eigentlichen Test der Qualitätssicherung wurde ein Zeitraum von zwei Monaten anberaumt, in dem der LBR iisy als Aufgabe 55.000 Kaffee-Mahl- und Wiegevorgänge vollautomatisiert durchführen sollte. Jeder Vorgang erfolgte in sechs identischen Schritten: Tarieren des Siebträgers auf der Präzisionswaage, Greifen des Siebträgers und Fahrt in die Kaffeemühle, Entkoppeln des Siebträgers und Warten auf das Ende des Mahlvorgangs, Aufnehmen des gefüllten Siebträgers und Fahrt zur Waage, Entkoppeln und Speichern des Waagenwerts in der Datenbank, Aufnahme des Siebträgers, Entleerung und wiederum Ablegen auf der Waage.

Enormer Vorteil des Cobots von Kuka ist die einfache Programmierung durch die Mensch-Roboter-Kollaboration dank des Teach-Buttons: „Man kann den kollaborierenden Roboter mit der Hand führen und ihm so die gewünschten Aufgaben wie Bewegungen und Wartezeiten etc. ganz einfach durch Tastendruck beibringen“, betont Michael Reindl, Account Manager bei Kuka, die hohe Benutzerfreundlichkeit des Roboters. Dank der intuitiven Handhabung bietet der Roboter flexible Einsatzmöglichkeiten und kann sowohl von Automatisierungsexperten als auch von Robotik-Einsteigern rasch und sicher in Betrieb genommen und bedient werden. Fast überflüssig zu erwähnen, dass der Roboter sämtlichen Anforderungen in Bezug auf Sicherheit für den kollaborierenden Betrieb entspricht.

Mehrere Millionen Zyklen

„Insbesondere der kleine LBR iisy Cobot, also die Variante mit einer Traglast von bis zu 3 kg, aber auch die größeren Typen, sind prädestiniert für das Abarbeiten von eher einfachen, eintönigen und oftmals zu wiederholenden Handling-Tätigkeiten in unmittelbarer Umgebung von anderen Mitarbeitenden mit höchster Sicherheit“, gibt Michael Reindl Einblick in die typischen Anwendungsbereiche eines kollaborierenden Roboters. Die Varianten für 11 und 15 kg sind sogar staub- und spritzwasserfest (Schutzart IP 54). Die einfache Bedienung und hohe Flexibilität unterscheidet dabei die Cobots von herkömmlichen Industrierobotern.

Erreicht wird so eine Entlastung bei unbeliebten oder gar gesundheitsgefährdenden Arbeitsschritten, die zudem dank Präzision, Wiederholgenauigkeit und einfacher Handhabung einen echten Mehrwert bietet. So auch im konkreten Fall des Qualitätsmanagements. Jeder einzelne Prozess, also sowohl der Mahl- als auch der Wiegevorgang, wurde im Dauerbetrieb absolut zuverlässig ausgeführt und protokolliert, so konnten Abweichungen schnell erkannt werden und die Qualität sichergestellt werden. Reindl: „Die Robotersteuerung fungierte in dieser Applikation als Master für alle anderen Komponenten.“ Die Offenheit für verschiedene Systeme macht es möglich. Erfreuliches Testergebnis: „Das Mahlwerk hat so gut funktioniert, dass die Lebensdauer nach dem simulierten Einsatz über zehn Jahre praktisch keine Abnützungserscheinungen aufwies, es also bedeutend länger halten würde“, so Fahringer. Übrigens: Die Abarbeitung der 55.000 Testmahlungen ist für den Cobot kaum erwähnenswert. „Er ist gerade einmal gut eingefahren“, meint Reindl launig und spielt damit auf mehrere Millionen Zyklen an, die Kuka Roboter standardmäßig erreichen.

Einfacher Einstieg

Dass dieser Einsatz des LBR iisy bei Gronbach nicht der letzte war, steht für das F&E-Team des Unternehmens fest. „Als Automatisierungstechniker machen wir uns bereits Gedanken, wie uns der Cobot bei weiteren Qualitätskontrollen und Prozessen unterstützen wird“, so Fahringer. Dazu beigetragen hat nicht zuletzt die hervorragende Zusammenarbeit mit Kuka. Die Robotik-Experten gestalten den Einstieg für Interessenten betont einfach: „Gerade handliche kollaborierenden Roboter wie den LBR iisy stellen wir Kunden in ihrem Betrieb gerne unbürokratisch zum Probieren und Testen zur Verfügung“, sagt Reindl. Das ist schließlich kein Problem: Der kompakte Roboter passt in jeden Kofferraum.