Wenn es um die Zuführung von Bauteilen in Fertigungslinien oder in Bearbeitungsprozessen geht, dann ist die rbc robotics GmbH in ihrem Element. Seit fast 15 Jahren ist diese Aufgabenstellung der Schwerpunkt des Bad Camberger Unternehmens. Die Lösungen, die daraus resultieren, sind stets intelligent und kamerabasiert, denn sehende Roboter sorgen für stabilere Produktionsabläufe.

Das Jahr 2020 stand ganz im Zeichen der FX Serie und aus diesem Grunde haben die Automatisierungsspezialisten einige Zuführmodule neu konzipiert – wie zum Beispiel das FXa 240 Modul, welches im Highspeedmodus Bauteile zuführen kann.

Die Zuführung von Bauteilen in Produktionslinien ist für Menschen sehr zeitaufwändig und birgt viele Fehlerquellen wie etwa durch Verwechslung von Bauteilen, durch unvollständige Beladung oder falsch positionierte Bauteile. So kommt es zu Störungen im weiteren Ablauf und letztlich sogar zu kostenintensiven Stillständen. Das FXa 240 Modul erhöht die Gesamtgeschwindigkeit der Zuführung enorm und schaltet dabei derartige Fehlerquellen auch noch komplett aus. Darüber hinaus wird Personaleinsatz deutlich reduziert, was den wirtschaftlichen Anreiz enorm erhöht. 

Bei diesem Zuführungsmodul füllt der Bediener die Bauteile in leichten, handlichen Portionen in einen Materialspeicher. So ist der Vorrat an Teilen so hoch, dass die Zelle damit autark arbeiten kann – und zwar je nach Gestaltung der Speicherrinne von 30 Minuten (Überbrückung von Pausenzeiten) bis zu mehreren Stunden. 

Der Materialspeicher führt dann die Bauteile über einen Gurtförderer oder über Vibrationsrinnen bis zum Kamerafeld vor den Roboter. Auf dem Kamerafeld werden die Bauteile mittels 2D Bilderkennung oder 3D Sensorik erkannt. Hier kommt die Geometrie des Bauteilgreifers ins Spiel. Je nachdem, wo die Bauteile gegriffen werden dürfen, muss dies natürlich kollisionsfrei möglich sein. Außerdem gibt es Anforderungen, welches Merkmal oben oder unten sein muss. Liegt das Bauteil falsch herum, wird es auf dem Kamerafeld entsprechend bewegt. Die Bewegungen sind frei programmierbar und so werden die Bauteile auf dem Kamerafeld wie von Geisterhand auseinander bewegt, geschüttelt oder geflippt.  Diese Bewegungsprofile können sehr fein abgestimmt werden, sodass ein sehr schonendes Zuführen mit relativ konstanten Zuführleistungen ermöglicht wird. 

Das Bauteilspektrum kann hierbei sehr vielfältig sein und es können auch sehr gut zylindrische oder kugelförmige Geometrien zugeführt werden. Die Geometrie wird durch die Ausführung des Kamerafeldes berücksichtigt, welches konstruktive Anpassungen erfährt. 

Gegenüber konventioneller Zuführtechnik mittels Sortiertopf oder Stufenförderern hat die angewandte Technologie den Vorteil, dass kein Aufwand im Rüsten von mechanischen Komponenten erforderlich ist. Einmal eingelernt, kann auf Knopfdruck ein Bauteilwechsel erfolgen, insofern der Bauteilgreifer des Roboters passt. Dies ist in der Praxis meist der Fall, da die Bauteilfamilien sehr ähnliche Hauptabmessungen aufweisen. 

Ohne Intelligenz kommt dieses System nicht aus, denn das Zusammenspiel zwischen Lageerkennung, Kollisionskontrolle, Abgreifen mittels Roboter und Nachfördern macht diese Anwendung in der Auslegung sehr anspruchsvoll. 

Ohne ein leistungsfähiges 2D Vision System mit ausgereiften Schnittstellen zum Roboter und dem Zuführsystem ist diese Art der Bauteilbereitstellung nur bedingt möglich.

Zum Beispiel wird die Belegung des Kamerafeldes im System ausgewertet und kann so die entsprechende Menge an Bauteilen aus dem Materialspeicher anfordern. Dies erfolgt nicht starr, sondern unter Einbeziehung der Bauteilcharakteristik. Genau diese Erfahrungen hat rbc robotics in unzähligen Projekten gesammelt und in die FX Serie einfließen lassen.

Mit einem Fußabdruck von 2 m x 1,2 m ist dieses Zuführmodul auf ein Minimum an Stellfläche ausgelegt. Der Industrieroboter als Hauptakteur ist selbstverständlich im Modul integriert. Hier kommen schnelle Scararoboter oder auch Sechsachs-Knickarmroboter bis 6 kg Traglast zum Einsatz. Jedes Modul verfügt über eine separate Steuerung der Siemensbaureihe S7 1500 die in Kombination mit der jeweiligen Robotersteuerung die optimale Konnektivität zur Fertigungsanlage bietet.  Die Steuerschränke sind immer fest mit der Zelle verbunden und integraler Bestandteil. Bei minimalen Abmessungen der Gesamtzelle spielt mittlerweile die Größe der Steuerungen eine bedeutende Rolle. Das HMI der Zelle besteht aus einem 15 Zoll Touchpanel, einer klappbaren Tastatur sowie vier frei belegbaren Leuchttasten. Die Zugangstür der Zelle kann links oder rechts angebracht sein. Das Anreihen der Module ist als Duo möglich und spart nochmals Aufstellfläche. Der Zugang zum Steuerschrank erfolgt von der Rückseite der Zelle. 

Chaotische Teilelage oder Setzware 

Als weitere Variante können in der Zelle sowohl Bauteile als Schüttgut oder auch als gesetzte Bauteile zugeführt werden. Das erweitert den Anwendungsfall und eine Kombination beider Systeme lässt auch das Zuführen von empfindlicheren Bauteilen zu. Die Abmessungen der Zelle bleiben hierbei unberührt. 

Der Nutzen für den Betreiber liegt auf der Hand; eine softe, präzise und sichere Bauteilzuführung mit Nullfehlerquote im Sekundentakt, bei minimalem Platzbedarf. Ausgeführt als transportables Modul im modernen Design und fit für die Anforderungen von heute und morgen.