Einer für alle

Auf der Aufsatzgabel liegt eine Nullpunktpalette mit 96 eingesteckten Sechskant-Stählen. Der Roboter nimmt diese mit dem Greifer auf und führt sie exakt in die Spindel ein.

Gemeinsam mit KUKA hat der Technologie- und Automationsentwickler MAIROTEC eine modulare Automationszelle auf Basis des KUKA Cobots LBR iisy aufgelegt. Das Ziel des MAIROFlex iisy: ein einzigartig kostengünstiger und spielend leichter Einstieg in die Automatisierung. Auch für Mittelständler und Handwerksbetriebe.

Da kommt bei ihm jetzt doch ein bisschen Lampenfieber auf. Andreas Mathes schaut noch mal ganz genau hin. Auf die Anschlüsse, die Positionierung, die Werkstücke, den Greifer. Eigentlich kennt Mathes solche Arbeitsumgebungen aus dem Effeff. Doch diesmal steht sein jüngstes „Baby“ vor dem ersten realen Praxiseinsatz: der Be- und Entladung einer Drehmaschine mit kleinen Sechskantstahlblöcken. Dort werden diese in die zylindrische Form eines Bolzens gebracht. Eine Alltagsaufgabe für einen Metallbetrieb, heute jedoch Premiere für den MAIROFlex iisy, eine modulare Automationszelle aus dem Hause MAIROTEC. Deren Herzstück bildet der KUKA Cobot LBR iisy 11.

Als der Roboter den ersten Sechskant greift und zielsicher in die Spindel der Drehmaschine einsetzt, ist die Anspannung bei Andreas Mathes schnell verflogen. „Das läuft“, stellt er zufrieden fest. Er spricht aus Erfahrung. Mathes ist Gründer und Geschäftsführer der MAIROTEC GmbH. Der KUKA Systempartner aus dem thüringischen Ilmenau ist auf Produkt- und Software-Entwicklung für Automatisierungslösungen spezialisiert. Mathes kennt als gelernter Maschinenbaumeister die Fertigungspraxis, die Anforderungen aus den Werkhallen und er begeistert sich für die vielfältigen Möglichkeiten der Robotik.

Überzeugt von KUKA Technologie

MAIROTEC baut auf Full Line Solutions im High-End-Bereich. „Ich bin deswegen ein absoluter KUKA Fan“, bekennt Mathes.

Die Grundlage für maßgeschneiderte Automationslösungen schafft die „Robotic Republic“, das herstellerübergreifende Ecosystem von KUKA. Hier werden alle Bestandteile von leistungsfähigen Roboteranwendungen auf einer offenen Plattform zusammengefasst. Aus dem schnell wachsenden Angebot von Hard- und Software-Komponenten können Anwender individuelle Automatisierungspakete zusammenstellen, die sicher, kompatibel und schnell einsatzbereit sind. Auch Komplettlösungen werden über das KUKA Ecosystem angeboten – etwa der MAIROFlex iisy.

Angesichts dieser Möglichkeiten hatte Mathes zuletzt den Einstieg in die Automatisierung einmal genauer unter die Lupe genommen. Er kam dabei sehr schnell zur Erkenntnis, dass Automatisierung und Robotik nicht nur etwas für die großindustrielle Fertigung mit komplexen und kostspieligen Robotiklösungen sind.

„Gerade im Mittelstand und bei Handwerksbetrieben steigt der Bedarf an Automatisierung bei vielen immer wiederkehrenden Arbeitsschritten“, so Mathes. „Für den Einstieg ist dabei eine eigene, hochgradig flexible Lösung gefragt, die sich jeder leisten kann.“ Dies sei auch eine Antwort auf den zunehmenden Fachkräftemangel. „Roboter nehmen keine Arbeitsplätze weg, sie helfen vielmehr, eine Produktion in Gang zu bringen oder zu halten, für die auf dem Arbeitsmarkt immer weniger Menschen mehr zur Verfügung stehen.“

Bei physischen Bewegungen in der Sicherheitszone fährt die Automationszelle sofort ihre Geschwindigkeit runter oder stoppt vollständig.

Das Be- und Entladen der Drehmaschine mit den Stahlbolzen – bei Bedarf auch im 24/7-Betrieb – in die „Hände“ des MAIROFlex iisy zu legen, so Mathes, ermögliche es einem Unternehmen, das monotone Be- und Entladen der Maschine vollkommen automatisiert ablaufen zu lassen und den Mitarbeitenden anspruchsvollere und abwechslungsreichere Aufgaben zu bieten.

Auf Abwechslung ist auch der MAIROFlex iisy selbst programmiert. „Die modulare Automationszelle kann in der Lohnfertigung unterschiedlichste Aufgaben übernehmen. Sie ist transportabel und mit dem Hubwagen im Handumdrehen an einem anderen, bereits ‚geteachten‘ Arbeitsplatz einzusetzen.“ Über das integrierte Nullpunktspannsystem am Boden nehme die Zelle dabei exakt die Position ein, auf die der neue Arbeitsvorgang zuvor programmiert wurde. „Damit ist beispielsweise der ‚Umzug‘ von der Drehmaschine zur Verpackung der fertigen Bolzen blitzschnell erledigt“, erklärt Mathes.

Die Voraussetzung für diese außergewöhnliche Flexibilität der Automationszelle schafft das technologische Konzept des LBR iisy von KUKA. „Der Cobot wird seinem Namen gerecht – er ist wirklich ‚easy‘ zu handhaben“, sagt Johannes Landherr, Product Architect bei KUKA. „Die intuitive Bedienbarkeit ermöglicht einen schnellen, produktiven Einsatz ohne Vorkenntnisse.“ Auf Basis des Betriebssystems iiQKA.OS erfolgt das „Teachen“ der Aufgaben ganz einfach durch Handführung. Mit dem Bediengerät smartPAD pro gelingt die weitere Programmierung dann so einfach wie die Nutzung eines Smartphones. Zudem ermöglichen die integrierte Kabelführung und Energiezuführung des LBR iisy einen schnellen und einfachen Werkzeugwechsel.

Die Einsatzbreite der Cobots wird durch neue Modelle noch vergrößert. Zur LBR iisy Familie (3, 11 und 15 Kilogramm) sind vor kurzem Cobots mit sechs und acht Kilogramm Traglast hinzugestoßen. Damit erweitert sich nicht nur das Spektrum an Traglast und Reichweite. Hinzu kommt die Möglichkeit, höhere Prozesskräfte aufzubringen, zum Beispiel bei Montageapplikationen, sowie eine bessere IP-Schutzklasse. „In dieser breiten Varianz fügt sich der LBR iisy nahtlos in sich schnell verändernde Fertigungsumgebungen ein, die individualisierte Güter herstellen – selbst bei Losgröße 1. Nie war der Einstieg in die Automatisierung leichter und unkomplizierter“, stellt Johannes Landherr fest.

Die modulare Automationszelle ist transportabel und mit dem Hubwagen im Handumdrehen an einem anderen, bereits ‚geteachten‘ Arbeitsplatz einzusetzen.

All dies ist ganz nach dem Geschmack von Andreas Mathes. „Lasst uns Produkte entwickeln, die wir auch selbst für unser eigenes Unternehmen kaufen würden“, lautet seine Philosophie. Für den MAIROFlex iisy sei der industrietaugliche Antriebsstrang des LBR iisy eine wesentliche Voraussetzung. „Er erfüllt alle wesentlichen Industriestandardfunktionen wie Feldbus-Protokolle, digitale I/Os, Safety und mehr. So können wir die Automationszelle problemlos in jedes bestehende System unserer Kunden integrieren“, so der MAIROTEC-Geschäftsführer.

„Der LBR iisy bringt eine extrem hohe Gelenkgeschwindigkeit mit, die ihn nahezu so schnell wie einen herkömmlichen Industrieroboter macht“, unterstreicht Johannes Landherr. „Damit hebt er sich deutlich von herkömmlichen Cobots ab und kann sowohl mit höheren Drehmomenten als auch mit einer höheren Geschwindigkeit betrieben werden.“ Das heiße auch, dass das Hochskalieren von einfachen Handreichungen auf getaktete industrielle Serienfertigung jederzeit möglich ist. Dies öffne den Cobot für ein breites Aufgabenspektrum in Anwendungsbereichen wie das Maschinenbe- und -entladen, Pick-and-Place-Aufgaben und beim Handling. Er könne aber auch in den Bereichen Verpacken und Testen eingesetzt werden.

Von einer unsichtbaren Sicherheitskugel umhüllt

Cobots, das sagt schon der Name, machen sichere Mensch-Roboter-Kollaboration möglich. „Statt einer Schutzeinhausung nutzen wir bei unserer Automationszelle ein 360-Grad-Radarfeld von inxpect, das sich wie eine unsichtbare Sicherheitskugel um den MAIROFlex iisy legt“, erklärt Andreas Mathes und zeigt auf die blau-blinkenden Statusleuchten der im Gehäuse angebrachten Sensoren. „Das System ist so empfindlich, dass es selbst auf ein Augenzwinkern oder Atmen reagiert. Bei physischen Bewegungen in der Sicherheitszone fährt die Automationszelle sofort ihre Geschwindigkeit runter oder stoppt vollständig und fährt erst wieder an, wenn die Bahn frei ist.“ Die Bewegungen des Roboterarms innerhalb des Schutzfeldes erkennt das smarte Radarsystem dabei übrigens als unbedenklich.

Um einen breiten Einsatzbereich für unterschiedlichste Aufgaben zu erschließen, hat MAIROTEC beim ersten MAIROFlex iisy einen LBR iisy mit elf Kilogramm Traglast integriert. „Mit seinen sensitiven Gelenkmomentsensoren in allen sechs Achsen und einer Reichweite von 1.300 Millimetern decken wir erfahrungsgemäß die allermeisten Anwendungsfälle ab. Wir können aber auch jede andere beliebige Traglast des KUKA Cobots von drei bis 15 Kilogramm auf dem MAIROFlex iisy installieren. Ganz nach dem Bedarf des Kunden“, sagt Mathes.

Die höhenverstellbare Aufsatzgabel ist dafür ausgelegt, verschiedenste Arbeitsumgebungen zu schaffen. Sei es, eine Werkbank aufzunehmen, einen Montageplatz oder einen Prüftisch. Für die Ausrüstung der Automationszelle steht eine Vielzahl an Werkzeugen zur Verfügung: Greifer aller Art, Löt- und Schweißgeräte oder Sensoren und Kameras für DataMatrix-Code-Erkennung oder optische Qualitätsprüfungen. „Die modulare Automationszelle richtet sich nach den Anforderungen des Nutzers, nicht umgekehrt“, betont Andreas Mathes.

Bei seinem Premiereneinsatz für die Bolzenproduktion liegt auf der Aufsatzgabel eine Nullpunktpalette mit 96 eingesteckten Sechskant-Stählen. Der Roboter nimmt diese mit dem Greifer auf und führt sie exakt in die Spindel ein, wo das Drehwerkzeug nach dem Schließen der Tür mit der Bearbeitung des Bolzenkörpers beginnt. Anschließend entnimmt der Roboter den fertigen Bolzen und platziert ihn millimetergenau wieder auf der Palette, bevor das nächste Teil drankommt. „So kann es weitergehen, rund um die Uhr“, erklärt Mathes.

Die modulare Automationszelle, deren Herzstück der LBR iisy in der 11 kg Traglastvariante bildet, wird autonom durch die KMP 600-S mit Material versorgt.

Der gesamte Prozess kann dabei auch komplett autonom erfolgen. Zur Materialversorgung pendelt fast lautlos eine KMP 600-S diffDrive, eine autonome, mobile Plattform, zwischen Rüstplatz, der Automationszelle und der Weiterverarbeitung hin und her. „Das ist dann schon eine nächste Ausbaustufe der Automatisierung“, sagt Andreas Mathes mit einem Strahlen in Gesicht. Diese Begeisterung will er gerne teilen: „Handwerks- und Montagebetriebe, Verpackungsunternehmen, technische Dienstleister, Labore und Krankenhäuser, Großgastronomie – die Automationszelle MAIROFlex iisy kann nahezu alles, sogar eine Kaffeemaschine bedienen. So macht Automatisierung richtig Spaß.“