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Artikel und Hintergründe zum Thema

Rüstaufwand reduzieren

Marvin Meyke,

Effizientes Umrüsten von Roboteranlagen

Umrüstvorgänge an Roboteranlagen sind nötig, um auf wechselnde Werkstück- und Fertigungsvarianten reagieren zu können. Doch jeder dieser Rüstvorgänge bewirkt unproduktive Zeiten, birgt ein Fehlerpotenzial und erfordert zusätzliches Wissen und Training. Konzepte zur Rüstzeitminimierung sind daher betriebswirtschaftlich notwendig, um die Produktivität möglichst wenig zu beeinflussen.
Gute Konzepte zur Rüstzeitminimierung erhöhen die Wirtschaftlichkeit. © EGS Automation

Für effiziente Rüstkonzepte sind verschiedene technische Aspekte und Lösungsansätze in Betracht zu ziehen. Zunächst soll das eigentliche Roboterablaufprogramm betrachtet werden: Einmal für jede neue Ablaufvariante erstellt, muss es bei Wiederkehr der Variante nur aufgerufen werden. Das erstmalige Einrichten eines neuen Bauteils ist dank der Flexibilität und freien Programmierbarkeit eines Roboters kein Problem; je nach Roboter muss hierfür nicht einmal in das Roboterprogramm eingegriffen werden. Lediglich die Parameter eines neuen Werkstücks werden übergeben und das Roboterablaufprogramm entsprechend gestaltet.

Bei werkstückgeführten Prozessen – das heißt, dass der Roboter das Werkstück bewegt – muss üblicherweise das Greifwerkzeug umgerüstet werden. Bei werkzeuggeführten Prozessen – hier bewegt sich das Werkzeug – wird die Werkstückaufnahme, in der das Werkstück bereitgestellt wird, umgerüstet. Für die Umrüstung des Werkzeugs, oft ein Greifwerkzeug, gibt es je nach Umrüsthäufigkeit und Budget verschiedene Möglichkeiten und Strategien. Am günstigsten ist eine Lösung mit austauschbaren oder verstellbaren Greiferbacken. Sie sind in diesem Fall als Wechselteile ausgeführt, die geschraubt oder mit Schnellverschlüssen gewechselt werden können oder in Stufen beziehungsweise stufenlos verstellbar sind. Möglich ist auch der Einsatz eines servomotorisch angetriebenen Greifwerkzeugs, das die Backen in verschiedene Positionen fahren kann. In diesen Fällen ist meist gar kein Umrüsten erforderlich. Auch durch geschickt konstruierte Stufenbacken ist gegebenenfalls ein Umrüsten des Greifwerkzeuges verzichtbar.

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Manuelle oder automatische Wechselsysteme

Weiterhin gibt es die Möglichkeit, das komplette Werkzeug zu wechseln. Dazu werden Greiferwechselsysteme eingesetzt, die entweder von einem Bediener manuell oder aber automatisch bedient werden. Bei automatischen Systemen stehen dem Roboter alle Wechselwerkzeuge in einem Magazin, einer Art Greiferregal, zur Verfügung. Der Roboter holt sich selbst das passende Werkzeug zum gewählten Programm.

Manuelles Greiferwechselsystem. © EGS Automation

Darüber hinaus sind üblicherweise die Roh- und Fertigteilspeicher umzurüsten beziehungsweise mit der richtigen Bauteilvariante zu bestücken. Werden Bauteile in Werkstückträgern zu- und abgeführt, sind die Träger fast immer bauteilunabhängig. Sie sind in der Aufnahme identisch und unterscheiden sich nur durch bauteilspezifische Inlays. Bei Schüttgutzuführungen oder anderen Magazinen ist das Umrüsten der Roh- und Fertigteilespeicher aufwendiger, sofern dies nicht durch eine geschickte Wahl von Universalaufnahmen vermeidbar ist.

Natürlich muss auch der eigentliche Bearbeitungs- oder Fertigungsprozess umgerüstet werden. Hiermit ist etwa die Werkzeug- oder Kunststoffspritzgießmaschine selbst gemeint. Bevor der eigentliche Fertigungsprozess beginnen kann, erfolgt eine Plausibilitätsprüfung über die elektrische Schnittstelle. Diese stellt sicher, dass der Roboterablauf und alle bestückten Teile der Maschine zueinander passen. Beim Greiferwechsel werden oft RFID-Chips an den Wechselteilen eingesetzt, die den Start des Ablaufprogramms bei falsch bestücktem Greifer verhindern. Weitere gängige Sicherheitsvorkehrungen sind das Einholen einer expliziten Bestätigung des Bedieners vor dem erneuten Start der Maschine sowie das Starten des Roboters mit reduzierter Geschwindigkeit.

Das Rüsten umfasst viele Parameter

Die Vorgehensweise beim Umrüsten ist in der Anlagendokumentation beschrieben, die gemäß Maschinenrichtlinie in der Landessprache mitgeliefert werden muss. EGS Automation führt bei der Übergabe neuer Anlagen eine ausführliche Bedienereinweisung durch, in der unter anderem das Thema Umrüsten der Anlage anhand der Dokumentation geschult und geübt wird. Bei größeren Anlagen ist außerdem eine Schritt-für-Schritt-Bedienerführung über den Bildschirm der Anlage möglich.

Zu guten Rüstkonzepten gehört es, dass Befestigungen und Passungen langlebige und verschleißarm ausgeführt sind. Das sorgt dafür, dass die Kontaktstellen auch nach vielen Rüstvorgängen noch exakt passen. Auch die Ergonomie ein wichtiges Thema für den Rüstvorgang. Übersteigt der Greifer ein gewisses Gewicht, ist ein manueller Werkzeugwechsel nur noch mit Hilfsmitteln sinnvoll, oder es erfolgt direkt ein automatischer Wechsel durch den Roboter. Auch die Zugänglichkeit der zu rüstenden Positionen muss ergonomischen Anforderungen genügen. Abgerundet wird ein effizientes Rüstkonzept durch Details – etwa eine eindeutige Kennzeichnung der Wechselteile sowie die Möglichkeit des werkzeuglosen Umrüstens beziehungsweise des Verzichts auf Spezialwerkzeuge.

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