Titelstory: Sicherer Griff ans Getriebe

Für die Bearbeitung eines Getrieberades geht der Automobilzulieferer Linamar Seissenschmidt Forging neue Wege: Ein Cobot wurde zwischen zwei Bearbeitungsmaschinen platziert und arbeitet nun dem Maschinenbediener zu. Der Roboter übernimmt dabei den Transport des Bauteils zwischen der ersten und der zweiten Bearbeitungsmaschine sowie hin zur Nadelprägung. Für den sicheren Griff beim Transport sorgt die Zimmer Group mit ihrer Greifer-Lösung für ein roboterbasiertes Handling.
Zimmer-Greifer an einem Roboter des Anbieters Universal Robots (UR).
Zimmer-Greifer an einem Roboter des Anbieters Universal Robots (UR).Bild: Zimmer GmbH

Vor dem Hintergrund der Elektromobilität spielt die Perspektive der Automobilindustrie vor allem für deren Zulieferer eine zunehmend wichtigere Rolle: Die Linamar Seissenschmidt Forging Group (LSF) ist hier für die Zukunft schon bestens aufgestellt, denn sie hat bereits einige Aufträge für Produkte der E-Mobilität gewinnen können. Das Fertigungsprogramm der Unternehmensgruppe mit Hauptsitz in Plettenberg umfasst unter anderem Präzisionskomponenten für Getriebe, Motoren, Differenziale, Achsen, Gelenkwellen sowie für Antrieb und Fahrwerk. Die Linamar Seissenschmidt Forging Group ist Teil des kanadischen Linamar-Konzerns.

Ein großer und wichtiger Auftrag kam von einem namhaften Kunden für ein Getrieberad. Geschmiedet wird das Getrieberad auf vollautomatischen Hatebur-Pressen in Plettenberg und auch die mechanische Bearbeitung erfolgt an diesem Standort. Eine Herausforderung neben dem Schmieden auf dem Hatebur-Aggregat lag dabei in der mechanischen Bearbeitung des Bauteils. Zum mechanischen Bearbeiten des Getrieberades sollten drei unterschiedliche Prozessschritte an zwei Bearbeitungsmaschinen sowie einem Nadelpräger sinnvoll und gleichzeitig wirtschaftlich miteinander verknüpft werden. Um diese Herausforderung bzw. diesen Prozess so intelligent und effizient wie möglich zu lösen, wurde abteilungsübergreifend unter dem Thema ‚kollaborative Robotik‘ eng zusammengearbeitet.

Cobot sorgt für Entlastung

UR-Roboter mit einem Greifer der süddeutschen Spezialisten: Die Zimmer Group verfügt derzeit über das größte zertifizierte Mensch/Roboter-Kollaboration-Greiferportfolio weltweit.
UR-Roboter mit einem Greifer der süddeutschen Spezialisten: Die Zimmer Group verfügt derzeit über das größte zertifizierte Mensch/Roboter-Kollaboration-Greiferportfolio weltweit.Bild: Zimmer GmbH

Bei der kollaborativen Robotik, auch Mensch/Roboter-Kollaboration (MRK) genannt, arbeiten Mensch und Maschine Hand in Hand an einem Arbeitsplatz. Die kollaborative Robotik benötigt dabei keine Einzäunung, da die Technologie dieses Roboters deutlich sensibler ist als die von konventionellen Robotern. Aufgrund der intelligenteren Steuerungstechnik kann der Roboter wesentlich enger mit dem Menschen zusammenarbeiten. Jeder kollaborative Roboter (Cobot) muss zudem vom TÜV abgenommen und für die kollaborative Arbeit zugelassen werden. Darüber hinaus kann der TÜV auch den ausgewählten Greifer des Cobots für den Einsatz in der kollaborativen Robotik freigeben. Ziel ist, die Sicherheit der Mitarbeiter jederzeit zu gewährleisten. Dabei soll der Roboter den Menschen nicht ersetzen, sondern ihn bei seinen Tätigkeiten unterstützen.

Für den Auftrag des Getrieberades wurde nun ein solcher Cobot vom dänischen Roboterhersteller Universal Robots zwischen zwei Bearbeitungsmaschinen platziert, welcher dem Maschinenbediener zuarbeitet. Der Roboter übernimmt dabei den Transport des Bauteils zwischen der ersten und der zweiten Bearbeitungsmaschine sowie hin zur Nadelprägung. Der Maschinenbediener kann sich durch die Entlastung nun intensiver der eigentlichen Qualität der Bearbeitung der Rohteile sowie dessen Prüfung widmen. Gleichzeitig wird die Produktivität der Bearbeitungsmaschine mit dem Einsatz des Cobots und die daraus resultierende Verkürzung der Zwischenschritte im Bearbeitungsprozess erhöht. Im Vordergrund dieser Teilautomation steht die Entlastung des Maschinenbedieners von zeitintensiven und monotonen Zwischenschritten.

Testversuche unter Laborbedingungen

Bevor sich Linamar Seissenschmidt Forging für den Greifer der Zimmer Group entschied, wurden intern verschiedene Arten von Greifern unter Laborbedingungen getestet. Eine Herausforderung lag darin einen Greifer zu finden, der die benötigte Greifkraft aufbringt, Schmiedebauteile zu bewegen und gleichzeitig die Sicherheit der Mitarbeiter gewährleistet. Auch wenn die intelligente Robotertechnik TÜV-zertifiziert ist und somit über die offizielle Genehmigung verfügt, uneingezäunt in der Produktion zu agieren, ging das Team von LSF bei dem Pilotprojekt auf Nummer sicher: Der dort eingesetzte Cobot wurde zusätzlich, auch wenn dies keine Vorschrift ist, mit einem Laser abgesichert. Ähnlich wie bei der Interaktionsform der Koexistenz, erfasst der Laser Bewegungen in dem Aufenthaltsbereich des Roboters. Befindet sich etwas in diesem Bereich, verlangsamt sich die Bewegung des Cobots.

Werkstücksicherung über mechanische Selbsthemmung bei Stromabfall: Der GEP5000IL-IO-Link-Greifer mit integriertem Ansteuermodul ACM -  Greifkraft, Verfahrzeit und Schaltpunkte sind einstellbar; korrosionsgeschützt und abgedichtet nach IP64.
Werkstücksicherung über mechanische Selbsthemmung bei Stromabfall: Der GEP5000IL-IO-Link-Greifer mit integriertem Ansteuermodul ACM – Greifkraft, Verfahrzeit und Schaltpunkte sind einstellbar; korrosionsgeschützt und abgedichtet nach IP64.Bild: Zimmer GmbH

Neben der Sicherheit des Greifers war für die Auswahl auch die maximale Greifkraft entscheidend, welche den Anforderungen des Bauteils aus dem Pilotprojekt gerecht wird. Jeder MRK-Greifer hat nach ISO TS 15066 eine zugelassene maximale Greifkraft, die aus Sicherheitsgründen nicht überschritten werden darf. Die Zimmer Group verfügt derzeit über das größte zertifizierte MRK-Greiferportfolio weltweit. Durch die zusätzliche Absicherung des Laserscanners konnte jedoch ein konventioneller Greifer mit einer – in Anlehnung an die ISO TS 15066 Richtlinie – für das Bauteil höheren relevanten Greifkraft zum Einsatz kommen.

>>Die Zimmer Group bietet zurzeit das größte zertifizierte MRK-Greiferportfolio weltweit<<

Die Verantwortlichen entschieden sich final für das Modell GEP5006IL: einem elektronischen ‚2-Backen-Parallelgreifer‘ des Greiferspezialisten Zimmer Group aus Rheinau. Dieses innovative Produkt verfügt über eine hohe Greifkraft und gleichzeitig eine mechanische Selbsthemmung bei Stromabfall, was für die Sicherheit und Leistungsfähigkeit des Greifers spricht. Darüber hinaus ist die Ansteuerung per Human-Machine-Interface (HMI) bei Zimmer-Komponenten, die an Robotern von Universal Robots Verwendung finden, bereits in die Bedienoberfläche des Roboters integriert – ein Feature, das grundsätzlich auch bei Robotern anderer Hersteller realisierbar ist.

Programmierung für jedermann

Auch innerhalb der kollaborativen Robotik gibt es unterschiedliche Steuerungstechniken. Bei dem Pilotprojekt von LSF lag der Fokus darin, den Cobot effizient und flexibel in der Produktion einsetzen zu können. Daher wurde bei der Auswahl auch auf eine einfache Bedienung des Roboters geachtet. Überzeugend ist die einfache Bedienbarkeit, insbesondere im Zusammenspiel mit dem Greifer. Wo früher aufwendige Programmierungsarbeiten und komplexe Programmierkenntnisse gefordert waren, lässt sich der Cobot von Universal Robots und sein Greifer besonders einfach bedienen. Gesteuert oder programmiert wird direkt über das intuitiv aufgebaute Roboter-Bedienpanel, vergleichbar mit einer Smartphone-App.

Ansteuerung der Zimmer-Komponenten über die Bedienoberfläche von Universal Robots. - Bild: Zimmer GmbH
Ansteuerung der Zimmer-Komponenten über die Bedienoberfläche von Universal Robots. – Bild: Zimmer GmbH

Der Piloteinsatz des Cobots in der mechanischen Bearbeitung von LSF eröffnet neue Möglichkeiten im Hinblick auf Effizienz und Flexibilität. Durch die einfache Bedienbarkeit sowie Installation des intelligenten Roboters und seines Greifers, kann der Automobilzulieferer nun der steigenden Individualisierung ein Stück weit mehr gerecht werden. Insbesondere für zukünftige Pläne zum Einsatz der Mensch/Maschine-Kollaboration ist dies von großem Vorteil für LSF.

Global tätiger Automobilzulieferer

Die Linamar Seissenschmidt Forging Group mit Hauptsitz in Plettenberg agiert als etablierter internationaler Outsourcing-Partner für die Automobilindustrie. LSF beliefert nahezu alle namhaften Automobilhersteller und Systemlieferanten mit Präzisionskomponenten für die Antriebs- und Fahrwerktechnik. Mit seinen Standorten in Deutschland, Ungarn und den USA ist der Automobilzulieferer international präsent. Durch die enge Zusammenarbeit mit dem kanadischen Mutterkonzern Linamar bietet Linamar Seissenschmidt Forging seinen Kunden ein breites Spektrum an einbaufertigen Präzisionskomponenten – und das aus einer Hand.

Zukünftiger Einsatz

Wenn das LSF-Pilotprojekt sich auch in der Praxis als erfolgreich beweist, kann sich der Automobilzulieferer eine Ausweitung dieser Technologie bei sich im Hause vorstellen. Besonders wichtig ist dem Unternehmen hierbei, dass die Mitarbeiter von der kollaborativen Zusammenarbeit profitieren. Die Cobots mit ihren Greifern sollen eine Entlastung für den jeweiligen Maschinenbediener darstellen.

Spezialist für Automation und Greiftechnik – Zimmer Group

Die Zimmer Group ist einer der weltweit führenden Hersteller von Komponenten für die Mensch/Roboter-Kollaboration. Mit ihrem umfangreichen Systembaukasten stellt die Unternehmensgruppe eine breite Auswahl an Greifern und Handhabungskomponenten für Roboter aller Hersteller zur Verfügung. Die Komponenten sind nicht nur besonders einfach zu installieren, zu parametrieren und zu bedienen, sondern stellen auch umfassende Diagnosemöglichkeiten bereit und erlauben eine vor – beugende Wartung.

Durch diese Integration können die Komponenten der süddeutschen Spezialisten direkt über die Bedienoberfläche des Roboter-Bedienpanels eingerichtet werden. Sie sind damit bestens in den Programmablauf des Roboters eingebunden; eine externe SPS-Steuerung ist nicht notwendig. Dennoch kann der Anwender mit diesem passgenauen Gesamtsystem das komplette IO-Link-Greifer-Portfolio der Zimmer Group ansteuern und die pneumatischen, elektrischen, servo-elektrischen und digitalen Komponenten des Anbieters an beliebigen Robotern nutzen. Die Zimmer Group zeigt das derzeit größte Portfolio UR-kompatibler Greifer auf der Webseite des dänischen Roboterherstellers Universal Robots.

www.zimmer-group.de

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