Spitzenleistung in der Holzbearbeitung mit der Lenze Fast Application Software für Robotik

Als Teil der internationalen Weinig-Gruppe zählt die Weinig Grecon GmbH & Co. KG zu den Technologieführern in der Keilzinkentechnologie – einem Verfahren zur Längsverbindung von Vollholz oder Holzwerkstoffen für eine profitable und nachhaltige Holznutzung.

Die Weinig Grecon GmbH & Co. KG ist ein deutscher Maschinenbauer mit Sitz im UNESCO-Weltkulturerbe Fagus Werk in Alfeld. Das Unternehmen entwickelt, fertigt und montiert Keilzinkenanlagen für die Holzbearbeitung – vom Möbel- und Fensterbau bis zur industriellen Fertigung. Das Unternehmen exportiert weltweit und bietet umfassenden Service, angefangen von Installationen über Wartungsarbeiten bis hin zu Schulungen und der Ersatzteilbereitstellung.

Weinig Grecon ist als Teil der internationalen Weinig-Gruppe ein führender Lösungsanbieter für nachhaltige Holzbearbeitung und industrielle Automatisierung. Das Unternehmen ist insbesondere in der Massivholzbearbeitung und der Keilzinkentechnologie, einem Verfahren zur Längsverbindung von Vollholz oder Holzwerkstoffen für eine profitable und nachhaltige Holznutzung, technologisch führend. Mit rund 2.400 Mitarbeitenden weltweit und Produktionsstandorten in Deutschland, Luxemburg und den USA bedient Weinig Kunden in über 80 Ländern – vom mittelständischen Holzverarbeiter bis zum globalen Industriekonzern.

Weinig Grecon punktet mit seiner neuen Roboterlösung und hat sich für die Umsetzung eines besonders innovativen Maschinenkonzepts inklusive Delta-Roboter Lenze ins Boot geholt.

Guido Kremer
Geschäftsführer, Weinig Grecon

„Abgesehen von einer guten persönlichen Betreuung, die wir schätzen, ist das schlagende Argument die Technik. Funktionalität, Zuverlässigkeit, Service: Das, was man von einem guten Lieferanten erwartet.“

Automatisierung und Tempo

Die Anforderungen an die moderne Holzbearbeitung sind dabei hoch: Kürzere Taktzeiten, steigende Variantenvielfalt und ein wachsender Fachkräftemangel verlangen nach flexiblen Automatisierungslösungen, die sich schnell integrieren und einfach skalieren lassen. Genau hier setzt Weinig Grecon mit seiner neuen Roboterlösung an und hat sich für die Umsetzung eines besonders innovativen Maschinenkonzepts inklusive Delta-Roboter für eine Keilzinkenanlage den Automatisierungsspezialisten Lenze ins Boot geholt. Im Zentrum des Projekts stand die Entwicklung einer intelligenten Beschickungslösung (Pick-&-place) für eine Keilzinkenanlage. Vorher war die Rohware – Holzstücke unterschiedlicher Längen und je nach Vorgang auch unterschiedlicher Qualitäten – manuell oder mit einfacher Mechanik der Anlage zugeführt worden. Das war zeit- und personalintensiv, fehleranfällig und beschädigte Kanten des Holzes. Für die geplante Pick-&-place-Anwendung galt dieser Prozess ebenfalls als Herausforderung.

Die Lösung wurde in Form zweier Delta-Roboter gefunden, die die angelieferten Holzstücke automatisiert von einem Zuführband aufnehmen, präzise ausrichten und sie im richtigen Moment einem Förderband vor der Keilzinkenanlage zuführen und das zuverlässig, schnell und formatvariabel. Ein Bildverarbeitungssystem erfasst dabei die Position, Größe und Ausrichtung jedes einzelnen Holzstücks. Die Roboter greifen die Teile, drehen diese und legen sie definiert auf dem Band vor der Keilzinkenanlage ab.

Die Lösung ist vollständig in die Codesys-basierte SPS-Programmierumgebung integriert, sodass komplexe Kinematiken wie Delta-Roboter direkt in der Steuerung programmiert werden können.

Schnell in Bewegung

Für Weinig Grecon war schnell klar: Die Automatisierungslösung muss hochdynamisch, präzise, modular erweiterbar und gleichzeitig einfach zu programmieren und zu integrieren sein. Die Programmierung der Robotik sollte nahtlos in die bestehende Maschinensteuerung eingebunden werden, ohne zusätzliche proprietäre Systeme oder komplexe Schnittstellen. Lenze lieferte mit seinem vorgefertigten Fast Robotik Template genau das richtige Werkzeug für diese Herausforderung. Die Lösung ist vollständig in die Codesys-basierte SPS-Programmierumgebung integriert, sodass komplexe Kinematiken wie Delta-Roboter direkt in der Steuerung programmiert werden können. Es sind keine zusätzliche Hardware oder externe Softwaretools nötig. Darüber hinaus wurde dadurch eine schnelle Inbetriebnahme bei gleichzeitig voller Transparenz im Code ermöglicht. Bewegungsführung, Koordinaten-Transformation und Bahnplanung werden durch das Template automatisch übernommen. Das spart wertvolle Engineeringzeit und reduziert die Komplexität drastisch.

Die Software ist modular aufgebaut und über standardisierte Funktionsbausteine leicht an individuelle Anforderungen anpassbar. Die nahtlose Integration in die bestehende Maschinensteuerung schafft eine durchgängige Lösung aus einem Guss. Durch eine flexible Konfiguration der Anzahl und Größe der Delta-Roboter kann die Beschicklösung bedarfsgerecht angepasst und skaliert werden. Die Roboter sollen jedoch nicht nur zur Beschickung der Keilzinkenanlage eingesetzt werden, sondern künftig auch noch für andere Pick-&-place-Anwendungen in der Weinig-Gruppe in Betracht gezogen werden. Carsten Schmarsel, Leitung Elektrokonstruktion bei Weinig Grecon, fasst es zusammen: „Ich glaube, es geht kaum besser.“

Automatisierung leicht gemacht

Die Lenze Fast Application Software ist ein modular aufgebautes Software-Toolkit für die Automatisierung von Maschinen – besonders in Bereichen wie Robotik, Motion Control und Materialfluss kann sie ihre Stärken zum Ausdruck bringen. Zu den wichtigsten Vorteilen von Lenze Fast gehören eine schnelle Entwicklung (durch die Verwendung vorgefertigter, wiederverwendbarer Softwaremodule können Entwicklungszeiten deutlich reduziert werden), reduzierte Kosten (durch die Wiederverwendung von Modulen und die Verkürzung der Entwicklungszeiten werden Kosten gesenkt), offene Standards (die Verwendung von Standards wie PLCopen sorgt für Offenheit und Interoperabilität des Systems) sowie optimiertes Engineering (Lenze Fast unterstützt den gesamten Engineeringprozess, von der Konzeptphase bis zur Inbetriebnahme und Serienproduktion), um nur einige der Vorteile direkt zu benennen.

Reduzierter Montage- und Verdrahtungsaufwand

Auch bei der Hardware setzte Weinig Grecon auf Komponenten von Lenze, die optimal auf die Software abgestimmt sind. Durch ein kompaktes Hardwaredesign wird der Montage- und Verdrahtungsaufwand erheblich reduziert, was zu niedrigeren Installationskosten und geringerer Komplexität führt. Der leistungsstarke Lenze Controller c550 übernimmt die Steuerung des Maschinenmoduls und koordiniert Bewegungs- und Roboterlogik. Mit ihr lassen sich generell hochwertige Steuerungsanwendungen mit mehreren Robotern komfortabel lösen. Basierend auf den Lenze-Softwarebausteinen können so moderne und modulare Maschinensteuerungen realisiert werden. Via Profinet kommuniziert die Steuerung problemlos mit der übergeordneten Anlagensteuerung.

Die Lenze Servoumrichter i750 sorgen für präzise und dynamische Bewegungsabläufe, auch in komplexen Mehrachsanwendungen. Erweiterte Sicherheitsfunktionen und Einkabeltechnologie reduzieren dabei den Verdrahtungs- und Steuerungsaufwand und intelligente datenbasierte Funktionen und IIoT ermöglichen innovative Motion-Control-Konzepte. Last, but not least sorgen die MCS-Servomotoren für die nötige Performance für schnelle Pick-&-place-Zyklen. „Alle Komponenten arbeiten nahtlos zusammen und sorgen für einen reibungslosen Betrieb, einen minimalen Inbetriebnahmeaufwand und maximale Anlagenverfügbarkeit“, betont auch Arang Alebouieh, verantwortlich für den Vertrieb, Material Processing, bei Lenze, der das Projekt mit betreut. So konnte ein Maschinenkonzept entwickelt werden, das nicht nur durch Präzision überzeugt, sondern auch durch seine Robotik-Spitzenleistung von 80 Picks pro Minute.

„Wir haben die volle Unterstützung für die Inbetriebnahme zugesagt bekommen und auch erhalten. Das heißt die Inbetriebnahme des Roboters, die für uns neu gewesen ist, haben Kollegen von Lenze mit unseren Kollegen zusammen gemacht. Zusammenfassend kann man sagen, dass wir kleiner und leiser geworden sind und wir beschädigen das Holz nicht mehr. Zusätzlich erwarten wir eine deutlich geringere Störanfälligkeit, weil der Prozess deutlich stabiler läuft als das doch recht komplexe System vorher“, freut sich Guido Kremer zusammenfassend.

Technische Kompetenz und gemeinsame Ziele

Beide Seiten kommen zu dem Schluss, dass von Anfang an die Zusammenarbeit zwischen Weinig Grecon und Lenze geprägt war von Offenheit, technischer Kompetenz und einem klaren gemeinsamen Ziel: die schnellstmögliche Umsetzung einer leistungsfähigen Roboterlösung für die Keilzinkenanlage. Das Ergebnis spricht für sich. „Die Lösung ist nicht nur effizient und zukunftsfähig, sondern auch ein Beispiel dafür, wie klare Anforderungen, standardisierte Automatisierungstools und partnerschaftliche Zusammenarbeit Innovation in kürzester Zeit möglich machen“, so Guido Kremer abschließend.