Um im hartumkämpften Marktumfeld der Lohnfertigung zu bestehen, müssen Werkzeugmaschinen wie Dreh-, Fräs-, Drahterodier- oder Schleifmaschinen rund um die Uhr laufen. Doch dafür wird Fachpersonal benötigt – und das ist derzeit nur schwer zu finden. Immer weniger Unternehmen gelingt es, einen Dreischichtbetrieb dauerhaft aufrechtzuerhalten. Ein weiteres Problem: CNC-Maschinen werden häufig manuell beschickt. Immer wieder bleiben Werkteile nach der Bearbeitung zu lange liegen, bis sie an der nächsten Maschine ankommen und weiterbearbeitet werden können. Während große Unternehmen hierauf mit aufwendigen Automatisierungskonzepten reagieren, herrscht besonders bei KMU ein hoher Bedarf an flexiblen Konzepten. Zwar finden sich auch hier immer mehr Roboter an den Bearbeitungsmaschinen, die die Werkteile ein- und ausladen, jedoch müssen diese eingehaust werden und arbeiten stationär. Auch die am Markt verfügbaren mobilen Shuttles eignen sich bislang kaum für die Anwendung in der Fertigung, da sie grundsätzlich für den Logistikbereich konzipiert sind. Ger4tech hat sich gemeinsam mit Fanuc und Incubed IT vorgenommen, diese Marktlücke zu schließen: Der Mobile Cobot G4T4 ist der erste autonome mobile Roboter (AMR) mit einem 6-Achs-Roboter, der speziell für die Fertigung konzipiert ist.

Fusion von Cobot und AMR

Der G4T4 ist eine Fusion aus einem kollaborativen Roboter und einem mobilen Roboter. Der Mobile Cobot kann sich autonom zwischen verschiedenen Arbeitsbereichen bewegen, problemlos von einem Job zum nächsten Wechseln und gleichzeitig Material transportieren. „Unsere Mobile Cobots finden autonom den Weg zum nächsten Auftrag, auch in Umgebungen, die durchaus chaotisch sind“, sagt Hubert Gerstmayr, Geschäftsführer von Ger4tech. Die G4T4-Cobots eröffnen somit Lohnfertigern neue Möglichkeiten der Automatisierung ihrer Handling- und Logistikprozesse.

Im Grunde ist der G4T4 ein AMR, auf dem ein Fanuc CRX-10iA/L-Cobot montiert ist – ein kooperativer Leichtbauroboter, der ohne zusätzliche Schutzeinrichtungen zum Einsatz kommt. „Mit seinem geringen Gewicht von nur 40 kg ist er bestens geeignet für den Einsatz auf mobilen Plattformen“, erklärt Gerstmayr. Damit ist der Roboter in der Lage, sowohl Handling-Applikationen für Werkzeugmaschinen als auch den Transport von Rohmaterial und Fertigteilen, Werkzeugen sowie Pick-and-Place-Anwendungen und Aufgaben in der Lagerkommissionierung zu übernehmen und zu kombinieren. Der G4T4 kann beispielsweise Euroboxen mit HSK-Aufnahmen für eine Rotierspindel einer Drahterodiermaschine von einem zentralen Lagerplatz abholen. Nach einer Teileanforderung fährt er zu einer Werkzeugmaschine und führt eine Offset-Kalibrierung durch. Danach entnimmt der Cobot-Arm eine HSK-Aufnahme mit einem fertigen Werkstück aus der Maschine und legt diese in einen freien Platz der Eurobox. Anschließend bestückt er die Maschine mit einer HSK-Aufnahme mit einem Rohteil aus der Eurobox und transportiert im Anschluss die fertigen Werkstücke zu einem zentralen Lagerplatz oder einer nachgelagerten Werkzeugmaschine.

Eine große Herausforderung beim Einsatz von Robotern auf mobilen Plattformen ist neben der genauen Positionierung zur Maschine beziehungsweise zum Arbeitsplatz auch die genaue Positionierung zur Werkstück- oder Werkzeugaufnahme der Bearbeitungsmaschinen. Mithilfe einer Kamera errechnet eine Software die genaue Position des Roboters zur Maschine. So erreicht der G4T4 hohe Flexibilität bei hoher Positionierungs- und Wiederholgenauigkeit.

Wireless Charging als Schlüsseltechnologie

Für Ger4tech als Systemintegrator von kundenindividuellen Automatisierungslösungen steht der sichere 24/7-Betrieb an erster Stelle. Daher kommt der Energieversorgung der Lithium-Ionen-Batterie des Roboters eine zentrale Rolle zu. Das verbaute induktive Batterieladesystem etaLink von Wiferion kommt ohne Verschleißteile aus und gewährleistet so einen wartungsfreien Dauerbetrieb des Mobile Cobot. „Wiferion verfügt über ein kontaktloses Ladesystem, das sich in Industrieumgebungen seit langer Zeit bewährt hat“, sagt Gerstmayr. Da Ger4tech auch seine Lithium-Ionen-Batterien von Wiferion bezieht, erhält der Automatisierungsspezialist ein komplettes Energiesystem, das perfekt aufeinander abgestimmt ist. „Wir haben mit Wiferion sehr viele Möglichkeiten, die Anlage so auszulegen, dass der Kunde einen Vorteil hat und flexibel ist. Daher war für uns von Anfang an klar, dass wir nur diese Technologie integrieren werden.“

Durch das kontaktlose Design lässt sich das Ladesystem überall dort aufstellen, wo längere Arbeitszeiten durch den Cobot zu erwarten sind. Via „In-Process-Charging“ erfolgt die Energieversorgung im Prozess, zum Beispiel direkt bei einer Werkzeugmaschine. Dank der größeren Positionierungstoleranz ist ein einfaches Positionieren des mobilen Roboters zum Ladepunkt möglich. Zudem ist der gesamte Automatisierungsprozess besser planbar und transparent. So lässt sich genau definieren, wann der Roboter geladen werden soll und wie lange ein Ladevorgang dauert. Hierdurch lassen sich Bearbeitungsschritte exakt planen und werden nicht durch Ladepausen unterbrochen. Für Hubert Gerstmayr hat das System noch einen weiteren Vorteil: „Beim etaLink-System können sich mehrere mobile Roboter eine Ladestation teilen. Dabei ist es möglich, sämtliche relevanten Daten der Batterien und der mobilen Ladeelektronik über eine CAN-Schnittstelle auszulesen.“ Da etaLink ein gekapseltes System ohne offene Ladekontakte ist, steigt die Arbeitssicherheit.

Mit dem G4T4 bietet Ger4tech den ersten Mobile Cobot für die Fertigung. Die mobile Handling-Lösung automatisiert den Materialtransport – wie Rohmaterialien und Fertigteile – von und zu Werkzeugmaschinen. Das Ladesystem kommt ohne Steck- und Schleifkontakte aus und ermöglicht so das Zwischenladen der Batterien. Das spart Zeit und erhöht die Produktivität. Selbst beim Dauereinsatz kommt der G4T4 viele Jahre ohne Wartung der Energieversorgung aus.