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Automatisieren über die Fertigung hinaus

: Fanuc


Keine Frage, Systemintegratoren haben es nicht leicht! Werden doch an sie meist Anlagenwünsche herangetragen, die stark an Utopie erinnern. Denn immer schneller, effizienter, klüger und selbstorganisierter sollen Maschinen und Anlagen konzipiert sein – erlaubt doch der Wettbewerb unter produktionsorientierten Fabriken heutzutage weder qualitative, noch quantitative Missstände. Leichter haben es Systemintegratoren denn schon, wenn sie einen entsprechend kapazitiven Partner an der Hand haben, von dem sie alles aus einer kompetenten Hand erhalten. Zumindest erzählt das die Pewag Engineering Gmbh aus Kapfenberg – und die muss es ja wissen. Immerhin kreiert das innovative Unternehmen mit langer Tradition Sondermaschinen für sämtliche Branchen und entwickelt dazu auch die nötige Automatisierungsumgebung – von der Idee bis zur professionellen Umsetzung. Geht es jedoch um die Anlagen-Integration von Roboter und Co, schmiedet die Pewag Engineering die Pläne gern in Kooperation mit Fanuc – wie z. B. beim Griff des Roboters in die Kiste und darüber hinaus. Autorin: Luzia Haunschmidt / x-technik

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Geschmiedete Kettenhalb- und -vollglieder werden durch einen Fanuc-Roboter prozesssicher in der vorgegebenen Taktzeit aus den Schütten vereinzelt entnommen.

Geschmiedete Kettenhalb- und -vollglieder werden durch einen Fanuc-Roboter prozesssicher...

Die Pewag Gruppe ist eine der ältesten Kettenhersteller weltweit – ihre Geschichte reicht zurück bis ins 15. Jahrhundert mit der Gründung eines Schmiedewerks in Brückl in Kärnten im Jahr 1479. Ab 1787 schmiedete die Pewag am Standort Kapfenberg Ketten – dieser Produktausrichtung folgt die Unternehmensgruppe bis zum heutigen Tag an weltweit verteilten Produktionsstandorten. Dabei reicht ihr Sortiment von Schnee- und Traktionsketten sowie Reifenschutzketten über verschiedene technische Hebezeug-, Förder- und Zurrketten bis hin zu einem Do-it-yourself-OnlineShop.



Ein Ausnahmesegment im Produkt- und Dienstleistungsangebot der Pewag Group bildet die Pewag Engineering. 1988 hervorgegangen aus der konzerninternen Reparaturschlosserei und seit 1999 eingebettet als ein 100 %ig eigenständiges Tochterunternehmen in die Pewag Austria GmbH, ist die Pewag Engineering GmbH am Standort Kapfenberg einerseits erfahrener Hersteller von industriellen Sonder- und Kleinserienmaschinen und Prototypenanlagen und agiert andererseits als kompetenter Servicedienstleister für Anlagenoptimierungen und -sanierungen aller Art. Diese Ausrichtung setzt vom ca. 90 mannstarken Team hohe Expertise in den Bereichen Konstruktion, Elektrik & Automatisierung, Fertigung & Montage, Inbetriebnahme, wie auch in der Instandhaltung und im After Sales-Bereich – also entlang der gesamten Wertschöpfungskette – voraus, die sich auf Basis ihrer jahrzehntelangen Erfahrungen und vielfachen ISO-Zertifizierungen, wie z. B. die ISO 9001:2008, ISO 14001:2009, ISO 3834-2:2005, begründen. Zahlreiche erfolgreich umgesetzte hausinterne wie externe Kundenprojekte im In- wie Ausland bestätigen die umfassende und innovative Kompetenz der Pewag Engineering GmbH.

Egal ob es sich um Mess- und Prüfanlagen
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Nach der Teilesortierung führt der Roboter die Werkstücke der Kontrollstation zu – hier wird jedes Kettenglied vom nächsten Roboter auf seine richtige Lage hin geprüft. D. h., dass die codierte Teilseite (für die Teile-Rückverfolgbarkeit) sichtbar zu liegen hat – ist dies nicht der Fall, wendet der Roboter das Werkstück in die richtige Position.

Nach der Teilesortierung führt der Roboter die Werkstücke der Kontrollstation...

z. B. für die Automobilindustrie, Handlings- und Montageautomaten, Schweiß- und Entgratungsapplikationen, Stanz- und Pressvorrichtungen, Balebinder für die Zellstoffindustrie, Vertikalmaschinen für die Trafo-Industrie, Rundtakttische oder vollautomatische Schwerlastrollen-Montagelinien für die Bergbauindustrie handelt – sämtliche Sondermaschinen erstellt die Pewag Engineering für ihre Kunden komplett aus eigener Hand und kann zusätzlich auf ein qualitativ hochwertiges Lieferantennetzwerk zurückgreifen.

Automatisierung mit einem starken Partner

Im Bereich der Automatisierung setzt das Unternehmen bei vor- und nachgelagerten, wie integrierten Prozessen von Fertigungs- und Produktionsanlagen mehr und mehr auch auf den Einsatz von Roboter für Handling-, Montage-, Sortier-, Ablage- und Kontrolltätigkeiten. Dabei vertraut die Pewag Engineering auf einen starken Partner, welcher nicht nur über hohes Roboter-Know how verfügt, sondern darüber hinaus auch das automatisierende Umfeld dazu beherrscht – Fanuc ist hier die erste Adresse für die Pewag Engineering.

„Eines unserer jüngsten gemeinsamen Projekte behandelte den von Robotern unterstützten Griff in die Kiste“, erzählt Andreas Stugger, Managing Director der Pewag Engineering GmbH begeistert. „Als ‚Griff in die Kiste‘ wird die roboterunterstützte Auswahl und Vereinzelung von Objekten, die als Schüttgut in einem Behältnis vorliegen, bezeichnet“, erklärt Manuel Ebner, Vertriebsleiter bei Fanuc Österreich, dazu. Und Andreas Stugger ergänzt: „Derartige automatisierende Lösungen werden von unseren Kunden für verschiedenste Applikationsumfelder immer wieder
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Der Area Vision-Sensor erkennt unsortierte Teile in einem Behältnis, lokalisiert sie dreidimensional und liefert dem Roboter so exakte Informationen über die jeweilige Teilegeometrie und die beste Greifposition. Außerdem ist der Sensor nicht mehr an der Roboterhand befestigt, sondern wird über der Zelle angebracht.

Der Area Vision-Sensor erkennt unsortierte Teile in einem Behältnis, lokalisiert...

angefragt. Aber auch bei der Pewag selbst benötigten wir eine Automatisierungslösung, welche Voll- und Halbkettenglieder aus Kisten zum Verschweißen auswählt und umsortiert. So lag es für uns nahe, gemeinsam mit unserem Partner Fanuc, mit dem wir eine Kooperation auf diesem Gebiet pflegen, derartige Anlagen für sämtliche Bereiche der Automatisierung zu erstellen“.

Vorteilhaft: Des Roboters Griff in die Kiste …

Durch den Einsatz von Fanuc-Robotern, welche über eine vollständig integrierte Bilderfassungs- und Erkennungssoftware Einzelstücke aus einer Kiste auswählen, erfassen und weiterbefördern können, lassen sich ganze Fertigungs- und Produktionslinien in vielfältiger Weise optimieren.

… steigert die Produktivität

Im Detail lässt sich durch diese roboterunterstützte Anwendung die Produktivität von Fertigungs- und Produktionsanlagen steigern, da Werkstücke durch schnelleres Erfassen, maschinenunterstützte Vereinzelung und routinierter Bewegung von einem Behältnis / Ort zu einem anderen, schneller an ihren geplanten Platz gelangen.

Sind andersartige Teile zu manövrieren, erfolgt das Umrüsten des Greifers in wenigen Minuten – dafür sorgt im Hintergrund die Bilderfassungs- und Erkennungssoftware, welche bei Bedarf bequem auf die Identifizierung neuer Teile erweitert werden kann. Und dem nicht genug – der Industrie 4.0-Gedanke lässt grüßen – denn
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Station 3: Ein dritter Roboter übernimmt nun die Halbkettenglieder, fädelt diese in die Vollkettenglieder ein und bereitet die vollständige Kette so für die Reibschweißanlage vor.

Station 3: Ein dritter Roboter übernimmt nun die Halbkettenglieder, fädelt...

die eingesetzte Software ist lernwillig: Flexibel kann sie an neue Aufgabenstellungen und Anforderungen angepasst werden und lernt auch gerne bislang ungewohnte Tätigkeiten, wie z. B. die Aussortierung mangelhafter Werkstücke oder die Beschriftung und Identifikation von Teilen für Zwecke der nahtlosen, durchgängigen Rückverfolgbarkeit und vieles mehr.

Darüber hinaus kann durch die softwaretechnische Vernetzungsmöglichkeit der Fanuc Robotersteuerung mit MES-, PLM- und ERP-Systeme auch auf individuelle, sich rasch verändernde Anfordernisse der Produktion zügig reagiert werden – das vermindert Stillstandzeiten und reduziert unnötige Kosten.

… benötigt geringen Raum

Weil Platz meist ein rares Gut ist, benötigen Roboter zur Beschickung nur wenig Stellfläche und sind so kompakt gebaut, dass sie auch in Aktion möglichst wenig Raum in Anspruch nehmen und keine zusätzlichen Gefahrenzonen schaffen. Kompakte Robotertypen mit bis zu sechs Achsen sind daher ideal für die Beschickung kleiner, eigenständiger Zellen und mit einer leistungsstarken Steuerung können sie die gesamte Zelle samt peripherer Zusatzachsen steuern.

Stellt man sich im Vergleich dazu die aufwändige Platzanforderung
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Die integrierte Hochleistungs-PMC der R-30iB-Steuerung hat Zugriff auf das gesamte E/A-System des Roboters und ermöglicht die einfache separate oder asynchrone Steuerung von Peripheriegeräten ohne nachteilige Auswirkungen auf die Roboterleistung.

Die integrierte Hochleistungs-PMC der R-30iB-Steuerung hat Zugriff auf das gesamte...

für diverse Vereinzelungs- und Förderstrecken vor, die benötigt werden, um per Hand Werkstücke zur Weiterbe- und -verarbeitung zu verfrachten, dann rechnet sich die Roboterlösung des automatisierten Griffs in die Kiste allemal.

… entlastet und schützt Mitarbeiter

Last but not least werden Mitarbeiter von monotonen Arbeiten und dem Handling schwerer Teile körperlich entlastet – das unterstützt nicht nur ihre Gesundheit, auch die Arbeitsunfallrate lässt sich auf diese Weise reduzieren.

Gewusst wie: Anlagenintegration vom Feinsten

„Für solch individuelle Anlagenaufwertungen wie die des automatisierten Griffs in die Kiste, benötigt Fanuc Integrationspartner mit hohem Automatisierungs-Verständnis für sämtliche produzierenden Branchen der Industrie. Somit ist die Pewag Engineering für uns ein idealer Partner, da sie in enger Zusammenarbeit mit ihren Kunden deren jeweils besondere Anforderungen unter anderem mit unseren Produkten umzusetzen versteht“, führt Manuel Ebner die Voraussetzung für die bewährten gemeinsamen Projektumsetzungen aus.

Das Griff in die Kiste-Referenzprojekt setzten die Pewag Engineering und Fanuc mit der Integration in einer Reibschweißanlage für geschmiedete Kettenglieder um – die gesamte Anlage ist vor kurzem bei der Pewag Austria
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Mit der Reibschweißanlage ist die pewag austria in der Lage Rundstahl- und Profilstahlketten in Dimensionen von 19 bis 38 mm vollautomatisch im Dreischichtbetrieb zu fertigen.

Mit der Reibschweißanlage ist die pewag austria in der Lage Rundstahl- und...

in Kapfenberg zur vollen Zufriedenheit aller in Einsatz gegangen und ist in dieser Art weltweit sicherlich einzigartig. Die Vorteile dieses neuartigen, kosten- und energieeffizienten linearen Reibschweißverfahrens gegenüber konventionellen schmelzmetallurgischen Fügeverfahren sind besonders hohe Festigkeiten und vielfältige Werkstoffkombinationsmöglichkeiten der Kettengliedverbindungen bei sehr geringer Wärmeeinbringung, Verzugsarmut sowie sehr kurzen Fertigungszeiten und hoher Produktivität.

Station No. 1: Vereinzelung des Schüttguts

Mit der Reibschweißanlage ist die Pewag Austria in der Lage Rundstahl- und Profilstahlketten in Dimensionen von 19 bis 38 mm vollautomatisch im Dreischichtbetrieb zu fertigen. Eines der Highlights der Anlage ist dabei, dass die geschmiedeten Kettenhalb- und -vollglieder, welche von der Schmiede in Schütten für ihre Weiterbearbeitung angeliefert werden, durch einen Fanuc-Roboter prozesssicher in der vorgegebenen Taktzeit aus den Schütten vereinzelt entnommen werden. Für diesen Vorgang sind der 3D Area Sensor und die intelligente Bilderkennungssoftware von Fanuc verantwortlich.

Sichere dreidimensionale Teile-Erkennung

Der 3D Area Sensor erkennt unsortierte Teile in einem Behältnis, lokalisiert sie dreidimensional und liefert dem Roboter so exakte Informationen über die jeweilige Teilegeometrie und die dafür beste Greifposition. Dabei gibt es keinen Übergang mehr zwischen 2D-Vorerkennung und 3D-Feinsuche: Der komplett in die Robotersteuerung integrierte Sensor liefert direkt 3D-Positionsdaten der Teile. Je nach Rahmenbedingungen bekommt der Roboter dadurch seine Informationen
bis zu 50 % schneller. Da es nur einen Sensor gibt, ist die „Griff in die Kiste“-Applikation weit weniger komplex als bisher. Außerdem ist der Sensor nicht mehr an der Roboterhand befestigt, sondern wird über der Zelle angebracht. So kann der Erkennungsprozess parallel zur Roboterbewegung ablaufen und spart weitere Taktzeit. Eine weitere Prozesssicherungsmaßnahme ist das integrierte Collision Avoidance, mit dem Greifer und Kiste virtuell in der Steuerung nachgebildet werden. Dieses Modell wird permanent überprüft und schließt dadurch drohende Kollisionen aus.

Station No. 2: Kontrolle und Weitergabe der Bildinformationen

Im Anschluss an die Teilesortierung führt der Roboter die Werkstücke der Kontrollstation zu – hier wird nun jedes Kettenglied vom nächsten Roboter auf seine richtige Lage hin geprüft. Das heißt, dass die codierte Teilseite (für die Teile-Rückverfolgbarkeit) sichtbar zu liegen hat – ist dies nicht der Fall, wendet der Roboter das Werkstück in die richtige Position. Auch hier spielt die im Roboter integrierte iRVision Bilderkennungssoftware eine maßgebliche Rolle, indem sie nebst der Codier-Kontrolle auch die Codierdaten an die Robotersteuerung weitergeben, die wiederum die Daten an das ERP-System des Hauses leitet. Auf diese Weise ist auch die Rückverfolgbarkeit jedes einzelnen Kettenglieds sichergestellt.

Integrierte Robotersteuerung R-30iB …

… sie ist der Fanuc Standard für intelligentere Produktivität, denn sie basiert auf moderner, integrierter Hardware der neuesten Generation und unterstützt mehr als 250 Softwarefunktionen, welche Zykluszeit, Geschwindigkeit, Genauigkeit und Sicherheit optimieren. Die integrierte Hochleistungs-PMC
der R-30iB-Steuerung hat Zugriff auf das gesamte E/A-System des Roboters und ermöglicht die einfache separate oder asynchrone Steuerung von Peripheriegeräten ohne nachteilige Auswirkungen auf die Roboterleistung.

Station No. 3: Stricken der Kette

Die dritte Station ist für das Stricken der Kettenglieder zuständig – dies übernimmt nun ein dritter Roboter, der die Halbkettenglieder in die Vollkettenglieder einfädelt und die vollständig Kette so für den nachfolgenden Schweißprozess in der Reibschweißanlage vorbereitet.

Der ideale Roboter für den Griff in die Kiste

Gibt es eigentlich den idealen Roboter, der u. a. für den Griff in die Kiste gemacht wurde? Aber ja! Mit dem M-710iC/50 Stand-Mehrzweckroboter bietet Fanuc einen leichten und platzsparenden Roboter der trotzdem bis zu 50 kg Nutzlast schafft und das bei einer Reichweite von 2.050 mm. Er verfügt über eine innovative Konstruktion mit schlankem Handgelenk und steifem Arm und die hohen Achsgeschwindigkeiten seiner sechs Achsen sorgen auch für maximale Flexibilität selbst bei schwierigen Handhabungsaufgaben. Außerdem sind zum besseren Schutz seine Motoren und elektrischen Komponenten vollständig gekapselt. Und noch etwas zeichnet den M-710iC/50 aus – er ist der schnellste seiner Klasse – das ist natürlich klasse, wenn wieder einmal das Handling von Teilen im Eilzugstempo von statten gehen soll.

Fazit

„Mit Fanuc haben auch wir, bei der Pewag Engineering, einen idealen Partner für sämtliche Belange einer erfolgreichen Roboterintegration in Produktionsanlagen
gewonnen, denn Fanuc liefert uns nicht nur die Hardware, also den jeweils passenden Roboter, sondern darüber hinaus auch sämtliche Komponenten, wie entsprechende Steuerungen, HMIs und Vision-Produkte bzw. -Software und Sicherheitskonzepte aus eigener Hand – erst beim Roboter-Greifer startet die eigentliche Arbeit der Pewag Engineering. Das insgesamt bietet uns sozusagen ein ‚All-in-one Wohlfühl-Paket‘, mit dem es sich ausgezeichnet arbeiten lässt, welches perfekt in unser Gesamtkonzept integrierbar ist und das auf sämtliche individuelle Kundenanforderungen auslegbar ist. Summa summarum ergibt sich somit eine Win-Win-Situation für alle Projektbeteiligten“, bekräftigt Andreas Stugger die Zusammenarbeit mit Fanuc.

www.fanuc.at

www.pwe.at

Geschmiedete Kettenhalb- und -vollglieder werden durch einen Fanuc-Roboter prozesssicher in der vorgegebenen Taktzeit aus den Schütten vereinzelt entnommen.
Nach der Teilesortierung führt der Roboter die Werkstücke der Kontrollstation zu – hier wird jedes Kettenglied vom nächsten Roboter auf seine richtige Lage hin geprüft. D. h., dass die codierte Teilseite (für die Teile-Rückverfolgbarkeit) sichtbar zu liegen hat – ist dies nicht der Fall, wendet der Roboter das Werkstück in die richtige Position.
Der Area Vision-Sensor erkennt unsortierte Teile in einem Behältnis, lokalisiert sie dreidimensional und liefert dem Roboter so exakte Informationen über die jeweilige Teilegeometrie und die beste Greifposition. Außerdem ist der Sensor nicht mehr an der Roboterhand befestigt, sondern wird über der Zelle angebracht.
Station 3: Ein dritter Roboter übernimmt nun die Halbkettenglieder, fädelt diese in die Vollkettenglieder ein und bereitet die vollständige Kette so für die Reibschweißanlage vor.
Die integrierte Hochleistungs-PMC der R-30iB-Steuerung hat Zugriff auf das gesamte E/A-System des Roboters und ermöglicht die einfache separate oder asynchrone Steuerung von Peripheriegeräten ohne nachteilige Auswirkungen auf die Roboterleistung.
Mit der Reibschweißanlage ist die pewag austria in der Lage Rundstahl- und Profilstahlketten in Dimensionen von 19 bis 38 mm vollautomatisch im Dreischichtbetrieb zu fertigen.



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