Aufgabe:
Ulrich Rotte hat für den Tür- und Torspezialisten Hörmann eine umfangreiche Anlage zur Montage von Torsteuerungen entwickelt. Die Anlage ist auf eine Parallelfertigung ausgelegt und besteht aus manuellen sowie vollautomatischen Prozessen. Um die Kommissionierung sollen sich zwei FANUC Roboter kümmern.
Lösung:
Zwei M-710iC/45M Roboter fahren verschiedene Stellplätze an und entnehmen Teile aus Großladungsträgern. Solange die Roboter nicht über ihre jeweilige Grenze hinausfahren, reicht eine Absicherung über „Dual Check Safety“ (DCS). Eine andere Sicherheitsoption von FANUC, Interference Check, verhindert im dynamischen Betrieb eine Kollision der Roboter untereinander. „Geleitet“ werden die Roboter von einem 3D Vision System. Nach Abschluss der Montage kommen zwei LR Mates am Prüfplatz zum Einsatz.
Ergebnis:
Die zwei Roboter arbeiten nicht nur gemeinsam an einer Aufgabe, sondern nebeneinander auf einer 13 Meter langen Linearachse. Dank Sicherheitssoftware kommen sich die beiden FANUC Roboter nicht in die Quere. Das Vision System der Anlage ist unabhängig von den Robotern auf einer eigenen Achse unterwegs.
Mit 45 kg Nutzlast und großer Reichweite eignet sich dieses Modell ideal für die Handhabung von Schachteln, Paletten und Tafeln.
Der kompakte LR Mate 200iD überzeugt durch hohen Durchsatz und kurze Zykluszeiten. Ein idealer Allrounder für Industrieroboterapplikationen.
Der 3D Vision Sensor erstellt 3D-Karten mithilfe von Streifenprojektion. Anhand dieser Karten kann der Sensor Teile erkennen und aufnehmen. Gleichzeitig erfüllt er die im integrierten Teilemanager festgelegten, schnellsten Optionen für Pick-and-Place-Operationen.
Seit über 25 Jahren gibt es die Ulrich Rotte Anlagenbau und Fördertechnik GmbH bereits. Angefangen in einer ehemaligen Tankstelle mit dem Schwerpunkt Fördertechnik, hat sich das Unternehmen längst zu einem umfangreichen und vielfältigen Sonderanlagenbauer in der Automatisierungstechnik entwickelt. Dabei ist die Fördertechnik nur eine von mehreren Disziplinen, die das Familienunternehmen bestens beherrscht. Dafür arbeiten heute über 80 Beschäftigte am Firmensitz in Salzkotten, die einen Jahresumsatz von knapp zehn Mio. Euro erzielen. Wissen und Erfahrung im eigenen Haus zu haben, steht ganz oben in der Firmenphilosophie. Als „Sonder-Anlagenbauer“ sieht das Unternehmen seine große Stärke in maßgeschneiderten Lösungen für den Endkunden. Schwerpunktmäßig sind dies bei Rotte vollautomatisierte Produktionsanlagen und Entwicklungen im Bereich Robotik.
Was aber macht Rotte-Anlagen so besonders? Projektleiter Daniel Bürgermeister holt aus: „Jede Anlage wird speziell auf die Anforderung des Kunden maßgeschneidert“. Insofern ist es schwierig, ein gemeinsames Merkmal zu beschreiben. Alle verbindet jedoch die hohe Anlagenverfügbarkeit bei gleichzeitiger maximaler Flexibilität. Die Lösungskompetenz, mit der die Rotte-Projektteams ihre Anlagen realisieren, liegt ein Stück weit auch darin begründet, dass man keine Branchenfokussierung kennt: Automobil-, Solar- und Kautschukindustrie, Holztechnik und Laminate sind nur eine kleine Auswahl der unterschiedlichsten Aufgabenfelder. „Der Branchenmix fördert das Querdenken, hält uns auf Trab und erleichtert es uns, innovative Lösungen zu übertragen.“ Dabei spielen zukunftsorientierte Systempartner wie FANUC eine wichtige Rolle – auch im starken internationalen Geschäft von Rotte.
Eine umfangreiche Anlage zur Montage von Torsteuerungen entstand jetzt in Salzkotten für den Tür- und Torspezialisten Hörmann, Steinhagen. Auf dieser Anlage werden Steuerungen der aktuellen Generation, aber auch ältere Modelle und Ersatzteile montiert.
Die Anlage ist auf eine Parallelfertigung ausgelegt und besteht aus manuellen sowie vollautomatischen Prozessen. Projektleiter Daniel Bürgermeister: „Die Montagelinie ist in erster Linie für die Montage der aktuellen Torsteuerungen gedacht. Zudem legt Hörmann Wert auf einen nachhaltigen und kundenorientierten Produktsupport und will auch bei Produkten älterer Generationen lange lieferfähig bleiben.“ Deshalb ist die Anlage so ausgelegt, dass sowohl ältere Steuerungen als auch Neuentwicklungen montiert werden können.
Am Anfang der Montagelinie befindet sich die Kommissionierung. Von insgesamt 14 Stellplätzen entnehmen die Roboter die Teile aus bereitgestellten Großladungsträgern. Danach werden sie auf Werkstückträgern abgelegt. Das Handling der Mehrwegverpackung und die rücksendefähige Bereitstellung sind ebenfalls Teil der Arbeitsaufgabe. Die Ver- und Entsorgung der Kommissionierung kann wahlweise manuell oder automatisiert erfolgen.
Die 14 Stellplätze bedeuten für die Roboter lange Laufwege. Deshalb hat man beide FANUC Roboter auf einer 13 Meter langen Linearachse montiert. Die Roboter haben eine Traglast von 45 kg und eine maximale Reichweite von 2.606 mm. Prinzipiell ist die Aufgabenverteilung zwischen den beiden Robotern M-710iC/45M einfach: Roboter 1 fährt die Stellplätze 1 bis 7 an, Roboter 2 die Stellplätze 8 bis 14. Solange die Roboter nicht über ihre jeweilige Grenze hinausfahren, reicht eine Absicherung über „Dual Check Safety“ (DCS). Eine andere Sicherheitsoption von FANUC, Interference Check, verhindert im dynamischen Betrieb eine Kollision der Roboter untereinander. Bürgermeister sieht beide Optionen als nützlich an: „Entweder wir sperren die Bereiche fest oder wir machen eine dynamische Abfrage. Technisch ist beides machbar.“
„Geleitet“ werden die Roboter von einem 3D Vision System, das separat über der Anlage angebracht ist. Aufgrund der feststehenden Palettenplätze „weiß“ der jeweilige Roboter zwar, wo das Gebinde steht, aber er kennt noch nicht die Lage der Teile, die er greifen und auf dem Werkstückträger ablegen soll.
Im Projektverlauf wurden verschiedene Anlieferungsformen wie z.B. die Bereitstellung der Produkte in Trays oder Gitterboxen getestet. In enger Abstimmung mit dem Kunden wurde schließlich die Lösung mit den Flexibel nutzbaren Kunststoffboxen realisiert. In diesen sind die Teile durch Zwischenlagen separiert in Ebenen angeordnet.
Ein 3D-System liefert die fürs Greifen erforderlichen Positionsinformationen und ermittelt auch Informationen zum Füllstand des jeweiligen Ladungsträgers. Dazu wurde die Kamera unabhängig von den Robotern an einer eigenen Linearachse über den Palettenstellplätzen montiert. Der große Vorteil besteht darin, dass die Informationen unabhängig vom Roboter aufgenommen werden können. Eine Kamera am Handgelenk des Roboters hätte die Taktzeit des Roboters verlängert. Aus der Erfahrung mit anderen Vision Systemen berichtet Daniel Bürgermeister: „Es ist deutlich einfacher, mit einem System zu arbeiten, bei dem sich CAD Modelle hinterlegen lassen, statt Bildmerkmale zu definieren, die jedes Mal überprüft werden müssen. Als ‚Nicht-Programmierer‘ habe selbst ich das innerhalb weniger Minuten bedienen können. 2D-Systeme haben bei anderen Anforderungen ihre Stärken und ihre Berechtigung.“
Die Werkstückträger mit allen für die Montage erforderlichen Teilen fahren das Produkt durch den kompletten Montageprozess. Nach Abschluss der Montage erfolgt am automatisierten Prüfplatz eine vollständige Abschlusskontrolle.
Dort werden die Torsteuerungen optisch und elektronisch überprüft. Zwei Roboter des Typs LR Mate 200iD kontaktieren die Steuerung und simulieren unterschiedliche Bedienungsabläufe. Der Prüfplatz ist redundant aufgebaut, um Engpässe zu vermeiden. Auch wenn sich die beiden LR Mate in der Zelle „nahestehen“, sind die Sicherheitszonen der beiden Roboter limitiert und haben keine Überschneidung. Dazu dient die integrierte Softwarelösung Dual Check Safety (DCS) von FANUC. Da keine aufwendige, platzraubende Sicherheitsausrüstung erforderlich ist, bleibt auch die für die Roboterzellen notwendige Fläche auf ein Mindestmaß begrenzt.
Das Einrichten von Sicherheitszonen – das bestätigen die Programmierer bei Rotte – sei damit sehr einfach. Zudem lässt sich der abgesperrte Bereich am Monitor überprüfen und virtuell kontrollieren.
Haben die Steuerungen die Prüfung bestanden, fährt der Werkstückträger zur so genannten Einlagerung, die ebenfalls von Rotte entwickelt und realisiert wurde. In dieser Zelle wird die Steuerung komplettiert. Ein Roboter fügt den Deckel auf das Gehäuseunterteil, appliziert ein Typenschild und lässt dieses über eine Bilderkennung verifizieren.
Passt alles, werden die Steuerungen sortenrein in Kleinladungsträger gelegt und über eine Rotte-Förderanlage der Intralogistik bei Hörmann übergeben. Da in dieser Zelle vom Roboter vor allem Reichweite gefragt ist, wurde ein Langarm-Roboter M-20iA/12L von FANUC gewählt.
Alle Anlagen sind mit Bediengeräten ausgestattet, auf denen die Anlagensteuerung visualisiert ist. Wenn nötig, lässt sich ein Roboter auch einmal einzeln im Handmodus verfahren. Im Automatikbetrieb ist die Anlagensteuerung an die zentrale Produktionssteuerung von Hörmann angebunden.
Übrigens arbeiten die beiden M-710iC-Roboter in der Kommissionierung mit einem einzigen Greifer für alle 12 Produkte, Behälterdeckel und Zwischenlagen. Die maßgeschneiderten Robotergreifer entwickelt, konstruiert und baut Rotte je nach Kundenanforderung selbst. Auch wenn Standardkomponenten der Einfachheit halber von einschlägigen Herstellern bezogen werden. Bürgermeister: „Aber was ist schon einfach? Einfach ist es erst, wenn wir eine Lösung daraus gemacht haben.“
Benedikt Rotte
Geschäftsführender Gesellschafter
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