Portalroboter automatisieren Materialfluss

Flexibel handhaben

Monotone Tätigkeiten, wie das Be- und Entladen von Paletten, Kartons und Transportkästen ermüden besonders unter schwierigen Umgebungsbedingungen, beispielsweise im Logistikbereich flexible Portalroboter von iav-robolife automatisieren diese Arbeitsabläufe. Sie entlasten damit das Personal von anstrengenden, gleichförmigen Tätigkeiten.

Aus Standardelementen modular aufgebaut

Beim Kommissionieren und Verpacken entlasten zeitgemäße Portalroboter die Mitarbeiter von ermüdenden, monotonen und mitunter schweren körperlichen Arbeiten. Die flexiblen Palettierroboter bestehen aus modularen, bewährten Baugruppen. Die Portalroboter verfügen in der Regel über drei lineare und eine zusätzliche rotatorische Bewegungsachse. Die Linearachsen aus Aluminiumträgerprofilen mit Antrieb über Zahnriemen können in der X-Achse bis zu 10 m, in der Y-Achse bis zu 5 m Fahrweg haben. Senkrecht bewegt eine ebenfalls aus Aluminiumprofilen bestehende Linearachse den Greifer (Hub bis 3 m). (Für den Einsatz in niedrigen Produktionshallen gibt es die Ausführung als Teleskopachse.)

 

 

 

 

 

Für den universellen und produktiven Einsatz der Palettierroboter sorgen anwendungsspezifische Multifunktionsgreifer. Sie arbeiten wahlweise mit Vakuumsaugern oder mit pneumatisch beziehungsweise elektrisch betätigten Fingern. Auch Kombinationen aus beiden an einem Greifer sind möglich. So lassen sich zum einen Folienbündel und Kartons aufnehmen und transportieren, zum anderen können die Anlagen auch Transportkästen und KLT-Behälter aufnehmen und umstapeln. Mit Hilfe einer zusätzlichen Drehachse kann man Umkartons und Behälter auch schwenken. Dies ermöglicht, Umkartons unterschiedlicher Stapellagen auf den Paletten wechselnd auszurichten. Damit entstehen so genannte Verbund-Stapelmuster. Sie verhindern ein Auseinanderfallen der Umkartons auf den Paletten beim anschließenden Transport beispielsweise mit fahrerlosen Transportsystemen oder Gabelstaplern.

Sorgfältige abgestimmte Antriebs- und Steuerungskomponenten

Um möglichst kurze Taktzeiten und damit eine hohe Produktivität zu erreichen, fahren die Portalroboter mit Geschwindigkeiten bis 2,5 m/s bei beschleunigen bis 3 m/s . Diese hohen Beschleunigungen und Fahrgeschwindigkeiten ermöglicht vor allem das komplette Antriebs- und Steuerungspaket mit den sorgfältig aufeinander abgestimmten Komponenten. Servomotoren treiben die Läufer der Lineareinheiten über Zahnriemen an. Die erforderlichen elektrischen Leistungen liefern die vollständig digitalen Servosteuerungen. Sie sorgen auch für das Regeln der Fahrgeschwindigkeiten und der Positionierbewegungen. In jeder Position werden am Greifer Positioniergenauigkeiten kleiner 0,5 mm erreicht. Zum Programmieren, Steuern und Überwachen der Positionierbewegungen stehen Bedienterminals beziehungsweise Personal Computer zu Verfügung. Letztere arbeiten mit dem Windows-Betriebssystem und sind zusätzlich mit steckbaren Funktionskarten für digitale Ein- und Ausgänge ausgerüstet. Programmiert werden die Palettiermuster im Klartext mit grafischer Unterstützung. Zahlreiche bewährte Palettiermuster gibt es bereits vorprogrammiert.

Die Software überwacht automatisch die einzuhaltenden Randbedingungen, zum Beispiel die Abmessungen der Transportpaletten und die Höhe der Stapel. Für zusätzliche Vereinfachungen und ein rasches Programmieren sorgt das automatische Berechnen vollständiger Palettiermuster anhand weniger Vorgaben. Wahlweise ist auch ein Programmieren durch Einlehren (Teach-in-Betrieb) mit manuellem Anfahren von Positionen möglich. Einmal erstellte Ablaufprogramme werden auf Festplatte oder Diskette gespeichert . Bei Wiederholaufträgen lassen sich die Ablaufprogramme innerhalb kürzester Zeit aufrufen und starten. Darüber hinaus kann das Personal die an einem Paletierroboter erstellten Ablaufprogramme mit Hilfe von Disketten oder über die Ethernet-Schnittstelle auf andere, parallel arbeitende Palettierroboter übertragen. Zusatzfunktionen erhöhen den Komfort beim Programmieren von Ablaufprogrammen zum Stapeln der Umkartons. So kann der Palettierroboter zum Beispiel die Umkartons dicht an dicht, also ohne Zwischenräume, auf der Palette stapeln.

Vollständige Systemverantwortung

Zum Koordinieren der Arbeitsabläufe beim Palettieren kommuniziert die Steuerung der Palettierroboter über Ethernet-Schnittstelle mit übergeordneten Fertigungsleitsystemen und wahlweise mit anderen Automatisierungseinrichtungen, zum Beispiel fahrerlosen Transportsystem (FTS). Das ermöglicht eine zentrale Erfassung aktueller Betriebs- und Produktionsdaten. Hierzu gehören unter anderem die Menge der über einen fest-gelegten Zeitraum gestapelten Verpackungen, die Anzahl an verbrauchten Schachteln, Umkartons und Paletten, gegebenenfalls aufgetretene Fehlfunktionen und Maschinenstillstände.

Darüber hinaus überwacht die Steuerung der Palettierroboter die Schutzeinrichtungen, die den Zutritt von Personal in gefährdete Bereiche verhindern. Um die Palettieranlagen zu entwickeln und herzustellen, nutzen die Automatisierungsspezialisten ausschließlich Komponenten und Baugruppen aus ihrem selbstentwickelten, umfassenden Baukastensystem. Es enthält ausgereifte mechanische Baugruppen, leistungsfähige Antriebe und vollständige digitale Servo- und Positioniersteuerungen. Deshalb übernimmt die iav-robolife die vollständige Systemverantwortung für die kompletten Palettieranlagen.

Mensch ersetzt Roboter bei PKW-Dachmontage

Wenn ab 2007 das neue BMW 3er Cabrio laut BMW die perfekte Verbindung zwischen Himmel und Straße herstellt, dann spielt dort an unerwarteter Stelle auch der Mensch eine Rolle: Das versenkbare Hardtop wird nicht von Robotern montiert, sondern von Menschen. Von iav-robolife entwickelte und von Kabelschlepp mit Energieführung versehene Handhabungsgeräte unterstützen die Mitarbeiter mit besonderer Ergonomie und machen diese Arbeitsplätze behindertengerecht.

Wenn sich ein PKW-Hersteller entscheidet, in der Automobilfertigung Menschen statt Robotern einzusetzen, hat das neben der sozialen Verantwortung auch wirtschaftliche oder betriebstechnische Gründe. So auch bei BMW: Der Bayerische Autoproduzent hatte natürlich überlegt, das versenkbare Hardtop für das neue Cabriolet im Werk Regensburg von Robotern montieren zu lassen. Dagegen sprachen der eklatante Platzmangel und die dadurch besonders strengen Sicherheitsauflagen, die einen erheblichen Mehraufwand bedeutet hätten.

Die Lösung klingt beinahe revolutionär und stellt so etwas wie ein Mittelding zwischen manueller und vollautomatischer Fertigung dar. Eine einzige Person nimmt das Dach auf und hebt es in das Fahrzeug ein. Die eigentliche Positionier- und Hebearbeit verrichtet ein SPS-geführtes Gerät, mit dessen Hilfe die Bauteile ohne Kraftanstrengung und mit maximaler Sicherheit transportiert und aufgesetzt werden.

Ergonomie und Sicherheit sind noch mehr als sonst ein Thema. Eine Zweihand-Steuerung sorgt dafür, dass der Prozess gestoppt wird, sobald der/die MitarbeiterIn einen Daumen aus dem Sensorbereich zieht, in dem er sich bei normaler Operation ständig befindet. Das sorgt nicht nur für rasches Anhalten bei irrtümlichem Loslassen, sondern überfordert MitarbeiterInnen nicht durch komplexe Manipulationen zum kontrollierten Stillsetzen der Einheit, die immerhin ein gesamtes Verfahrgewicht von ca. 900 kg aufweist.

Alle Achsen unter Kontrolle

BMW beauftragte das Linzer Unternehmen Iav-robolife mit der Entwicklung der Handhabungsgeräte, da der Spezialist für Industrieautomation bereits beste Erfahrungen mit ähnlichen Maschinen u.a. für Magna Steyr, VW Bratislava und BMW München aufweisen konnte. Den entscheidenden Ausschlag für diese Wahl gab das Gesamtkonzept, das bei minimalem Platzbedarf eine Gesamtlösung mit maximaler Ergonomie und Sicherheit bietet, also hohe Funktionalität bei einfachster Handhabung.

Um dieses Ziel zu erreichen, wurden sämtliche Geräte nach der Konstruktion mit CATIA V4 / V5 einer 3D-Simulation unterzogen. So konnten mögliche Konflikte und Gefahren frühzeitig erkannt und vermieden werden.

Die Anlage verfährt die aufgenommenen Baugruppen in sechs individuell gesteuerten Achsen. Neben der x-, y- und z-Achse verfügt das Handhabungsgerät auch über je eine Rotations- Zentrier- und Feinpositionierachse. Neben der direkten Achsenkontrolle ist auch eine variable Ansteuerung jeder Achse durch die SPS möglich, auch für den Gewichtsausgleich.

Für den Aufbau und Verbau der versenkbaren Hardtops wurden von iav-robolife rund 20 Handhabungsgeräte sowie einige spezielle Vorrichtungen an BMW geliefert. Die Steuerung der Maschinen übernimmt eine Siemens S7400 Steuerung, während die Pneumatik von Festo kommt. Mit ROBOLIFE ALU PROFIL SYSTEM wurde großteils die der Aufgabe entsprechende Leichtbauweise realisiert.

I N F O

Technische Daten:

• 6 Achsen (x-, y-, z-, Zentrier-, Rotations- und Feinpositionierachse)
• Teilegewicht: ca. 150 kg,
• Gewicht inkl. Greifer: ca. 200 kg
• Gesamtgewicht: ca. 900 kg
• Leichtbauweise: ROBOLIFE ALU PROFIL SYSTEM
• Pneumatik: Festo
• Energieketten: Kabelschlepp
• Steuerung: Siemens S7400

V E R Ö F F E N T L I C H T

Auszugsweise aus Fachzeitschrift
x-Technik / AUTOMATION
Ausgabe: 06/2006