Kuka: Intelligente Automatisierungslösungen

12.11.2019

Automatisierungsspezialist Kuka, Augsburg, präsentierte auf der K 2019 neue Roboter, intelligente Automatisierungskonzepte, Roboterzellen sowie Entwicklungen im Rahmen von Industrie 4.0.

Seit 2010 hat Kuka fast 100.000 Roboter vom Typ KR Qunatec ausgeliefert. Damit ist die Serie die am meisten verkaufte Kuka-Produktfamilie. 2019 hat das Unternehmen die nächste Generation des Erfolgsmodells auf den Markt gebracht. Ob Be- und Entladen, Kleben, Lasern oder Bearbeiten – der Allrounder ist eine in nahezu allen Bereichen einsatzfähige Lösung.

Das Portfolio wurde auf eine modulare Bauweise umgestellt, was die Lieferzeiten verkürzen soll. Die Standardvarianten des KR Quantec sind mit einer Traglast von 120 bis 300 kg und einer Reichweite von 2.700 bis 3.900 mm verfügbar. Zudem bringt der KR Qunatec hohe Flexibilität in Bezug auf Leistung, Genauigkeit, Vielfalt der möglichen Robotervarianten und Umgebungsbedingungen mit. So ist beispielsweise die Traglasthochrüstung auch noch im Feld möglich. Außerdem verfügt er als erster Industrieroboter über digitale Plug-in Motion Modes. Diese Software-Add-ons optimieren die Bewegungen des Roboters, indem zum Beispiel die Bahngenauigkeit gesteigert oder die Geschwindigkeit angepasst wird. Damit wird nunmehr softwarebasiert die Taktzeit verbessert und die geforderte Prozessqualität gewährleistet.

Roboterzelle vollendet Fertigungsprozesse

Der Name ist Programm: Die Roboterzelle flexobot des baden-württembergischen Unternehmens robomotion ist auf maximale Flexibilität ausgerichtet. Im Mittelpunkt der Zelle steht ein Kuka-Roboter vom Typ KR10 R900-2. Der kompakte Roboter aus der Baureihe KR Agilus verfügt über eine Reichweite von rund 900 mm und einer Tragkraft von 5 kg. Die Zelle spielt ihre Stärken insbesondere bei kleineren und mittleren Produktionsmengen und sich häufig wechselnden Produkten aus. Ob Pick-&-Place-Tätigkeiten, Montage- oder Einlegeaufgaben, die Zelle flexobot kann einfach und schnell für verschiedene Aufgaben gerüstet werden. Die Zelle ist aufgrund der Flexibilität auch für kleine und mittlere Unternehmen attraktiv, da lange Stillstandzeiten vermieden werden können. Möglich wird dies durch die Einschübe, die wie die Werkzeuge einer Spritzgießmaschine getauscht werden können, und als Basis für die Applikationen der Roboterzelle dienen.

Die Roboterzelle ist für die Zusammenarbeit mit Spritzgieß- und Werkzeugmaschinen geeignet. Sie kann sowohl die Bauteile aus den Maschinen entnehmen als auch Aufgaben der Spritzgieß- und Werkzeugmaschinen abnehmen. Dadurch können diese effizienter betrieben werden, da die Zelle Fertigungsprozesse abschließt. Der flexobot ist mit dafür nötigen Komponenten wie Greifersystemen, Schnellwechselsystem und Handbedienbox zur Bedienung des flexobots an der Spritzgießmaschine, einem Verpackungskarussell zur Speicherung von größeren Mengen Fertigbauteilen sowie unterschiedlichen Aus- und Einschleusungen wie Förderband, Rüsselrutsche oder Vibrationswendelförderer ausgestattet. Die Kommunikation zwischen Maschine und flexobot erfolgt bei der Spritzgießmaschine etwa über standardisierte Euromap-Schnittstellen. Ein weiteres Plus der Zelle ist deren Mobilität. Über ein Luftkissensystem kann der flexobot einfach bei engen Platzverhältnissen per Hand positioniert werden. Alternativ lässt sich der flexobot mit einem Hubwagen oder mit einem Hallenkran bewegen.

Automatisierte Bearbeitungsprozesse an einer Digitaldruckmaschine

Beim Digitaldruck wird das Druckbild direkt aus einer Datei von einem Computer in eine Digitaldruckmaschine übertragen. Die Vorteile dabei sind geringe Rüstzeiten, Verzicht auf Vorlagenerstellung, Vermeiden von Übernahmefehlern und die Anbindung an Workflowlösungen und die effiziente Auftragssteuerung. Zur Steigerung der Effizienz automatisiert ein Kuka-Roboter den Be- und Entladeprozess einer Digitaldruckmaschine in einer vollautomatisierten Roboterzelle. Eine solche Zelle zeigte die Firma DP Solutions auf dem Kuka-Messestand in Düsseldorf, in der wiederverwendbare Messer aus Hochleistungskunststoff bedruckt wurden.

Auf einer Fläche von 45 x 12 mm kann das Messer, je nach Wunsch, mit verschiedenen Designs bedruckt werden. Dazu entnimmt der Roboter vom Typ KR Cybertech nano KR 10 R1420 aus einem Spender die zugeführten Messer. Anschließend legt er es innerhalb der Druckgutaufnahme in der Druckzelle ab. Das Drucksystem vom Typ Mimaki UJF-7151plus ist in der Lage, bis zu sechs Messer gleichzeitig zu bedrucken – jeweils mit individuellen Motiven. Das ermöglicht eine intelligente Produktion ab Losgröße 1. Darüber hinaus ist die Zelle flexibel, was das zu bedruckende Bauteil betrifft - egal ob aus Kunststoffe, beschichteten Materialien, Edelstahl oder Glas. Als Motive können individuelle Bilder, frei wählbare Texte und Illustrationen dienen. Nach der Bedruckung werden die Messer wieder vom Roboter entnommen und über ein Transportband ausgeschleust. Anschließend greift der Roboter neue Messer aus dem Spender und legt diese in der Druckgutaufnahme exakt positioniert ab. Die roboterbasierte vollautomatische Druckzelle spielt ihre Stärken vor allem bei schnell wechselnden Materialflüssen aus. Dafür sorgt, neben der Flexibilität des Werkstoffes, auch die Handhabbarkeit verschiedener Bauteile durch den Roboter. Mit einem pneumatischen Greifer greift er verschiedene Formen sicher und präzise. Somit ermöglicht die Zusammenarbeit zwischen Roboter und Digitaldruckzelle die mannlose Fertigung.

Flexibler Prozess durch Roboterlösungen

Bei der Robotic Extrusion wird geschmolzenes Kunststoffgranulat durch eine formgebende Extrusionsdüse gedrückt, die von einem Roboter über ein Bauteil bewegt wird. Aufgrund der Kombination aus Roboterbewegung und Fließgeschwindigkeit des thermoplastischen Elastomers (TPE) wird gleichzeitig das Profil erzeugt und die Anbindung an das Bauteil durchgeführt. Dieses Verfahren erzeugt eine funktionale Dichtung, die nach dem Abkühlen direkt verpackt werden kann. Ein Aushärten oder Vernetzen ist bei TPE nicht erforderlich.

Bei der Robotic Extrusion kommt ein Kuka Roboter vom Typ KR 120 R2700 extra HA zum Einsatz. An diesem ist die Extrusionsdüse befestigt, die über einen beheizten, druckstabilen Schlauch mit dem Extruder verbunden ist. Im Extruder wird das TPE plastifiziert, bevor es durch den Schlauch zur Düse gefördert wird. Der Roboter fährt mit der Düse am Bauteil entlang und extrudiert dabei das Profil auf der vorgesehenen Stelle. Das Bauteil ist auf einem drehbaren Kuka-Positionierer vom Typ KP1 MB2000 aufgespannt. Der Roboter wird über die Steuerung KRC Robotstar bedient; der Extruder ist mit einer Siemens-Steuerung ausgestattet.

Einsatzbereiche für die Robotic Extrusion sind insbesondere bei Automobilherstellern und -zulieferern, beispielsweise bei der Produktion von Lüftergehäusen, Wasserkästen, Türmodulen und -verkleidungen sowie Windschutzscheiben.

Kunststoffe präzise schneiden und perforieren

Das CO2-Laser-Cutting von Kuka ermöglicht das automatisierte 3D-Schneiden und
-Perforieren von Bauteilen aus diversen Kunststoffen. Dazu ist der Kuka-Roboter vom Typ KR6 R2300 laser CO2 mit einem CO2-Laser ausgestattet. Das Besondere daran: Der Laserstrahl wird via Kupferspiegel durch den Arm des Roboters geführt, so dass er exakt mittig in der Spitze austritt. Durch diese integrierte Strahlführung kann die Dynamik und 3D-Fähigkeit des Roboters ausgenutzt werden. Zudem ist die Handachse schlank ausgeführt, was eine gute Zugänglichkeit ermöglicht.

Das CO2-Laser-Cutting schneidet und perforiert neben verschiedenen Kunststoffen auch Materialien wie Holz, Leder oder Baumwolle sowie Kombinationen daraus. Der Laser bearbeitet je nach Laserleistung Werkstücke mit einer Dicke von 0,2 mm bis 5 mm. Die Bauteilgrößen variieren dabei von wenigen Zentimetern bis hin zu einigen Metern. Der Laser-Roboter lässt sich insbesondere bei Automobilherstellern und -zulieferern, in der Konsumgüterindustrie sowie in der Luft- und Raumfahrt einsetzen. So kann das CO2-Laser-Cutting beispielsweise Säulenverkleidungen, Autodachabdeckungen, Cockpit-Paneele, Teile für den Motorraum und Armlehnen schneiden bzw. Airbag-Abdeckungen perforieren.

Die Vorteile des robotergeführten Laser-Cuttings liegen in den sauberen Schnittkanten, der hohen Prozessgeschwindigkeit und der optimalen Materialausnutzung. Die CO2-Laserquelle, die integrierte Strahlführung und die bewährte Schneidoptik gewährleisten eine gleichbleibend hohe Prozessqualität. Zudem sind die Verformung des Bauteils und der Verschleiß des Schneid-Werkzeugs ausgeschlossen. Über die standardmäßig verbaute Lens-Control-Unit (LCU) findet eine permanente Online-Überwachung der Fokussierlinse statt, was eine Zerstörung der Linse ausschließt bzw. ein frühzeitiges Einleiten von Wartungsmaßnahmen ermöglicht. Als Turnkey-Lösung ist das CO2-Laser-Cutting mit der notwendigen Peripherie ausgestattet und sofort einsatzbereit.

Roboterprogrammierung einfach gemacht

Prozessentwickler Steffen Jacobi: „Mit Icon.Prog fühlt sich der Maschinenbediener gleich zu Hause.“

Prozessentwickler Steffen Jacobi: „Mit Icon.Prog fühlt sich der Maschinenbediener gleich zu Hause.“

Roboter zu programmieren ist nicht so kompliziert, wie häufig angenommen wird. Das demonstrierte Kuka auf der K 2019. Dort wurde gezeigt, wie die Verbindung von intuitiver Bedienung und Industrietauglichkeit schon heute aussehen kann. Mit Kuka.IconProg erhalten gerade kleine und mittelständische Unternehmen, die bisher noch über wenig Know-how in der Roboterprogrammierung verfügen, eine intuitiv bedienbare Alternative zur klassischen Programmiersprache KRL. Aus einer Bibliothek mit mehr als 600 praxiserprobten Funktionen wählt der Anlagenbediener die passenden Bausteine aus und fügt sie in einem grafischen Ablaufdiagramm zu einem Programm zusammen. So lassen sich in kurzer Zeit selbst komplexe Aufgabenstellungen lösen und der Prozess kann in Produktion gehen.

Mobile Plattform für flexible Produktion

Kürzere Reaktionszeiten und eine höhere Flexibilität: Das sind Anforderung an die Fertigung von heute und morgen. Die omnidirektionale Kuka Mobile Plattform KMP 1500 ist eine Antwort darauf. Die autonome Plattform kann Roboter und Maschinen genau getimet mit Material versorgen und so das Logistik-System nahezu jeder Produktion verbessern. Dank der Antriebstechnik omniMove bewegt sich die KMP 1500 aus dem Stand in alle Richtungen. Diese ausgeklügelte Radtechnologie erlaubt es der Plattform, sich auch in engen Räumen auf bis zu 5 mm genau zu positionieren. Daraus ergeben sich platzsparende und präzise Automatisierungsanwendungen. Die Plattform bewegt Bauteile mit einem Gewicht von bis zu 1.500 kg autonom, also ohne Bodenmarkierungen, sicher zum Arbeitsplatz. Möglich machen das leistungsfähige Sensoren, die gleichzeitig Kollisionen mit Menschen oder Gegenständen vermeiden.

Die neue 3D-Simulationsplattform Visual Components wurde insbesondere für Nutzer entwickelt, die für das Design, die Optimierung und die Inbetriebnahme neuer und bestehender Produktionslösungen verantwortlich sind. Bei der Software handelt es sich um ein leistungsstarkes und dennoch einfach zu bedienendes Produkt mit Anwendungen wie Layoutplanung, Produktionsoptimierung, Digital Twin und virtuelle Inbetriebnahme, Offline-Programmierung sowie Virtual Reality.

Mit Komponenten aus dem öffentlichen eCatalog, die allen Anwendern kostenlos zur Verfügung stehen, können Produktionslayouts schnell konfiguriert werden. Diese Komponentenbibliothek enthält mehr als 2.300 intelligente Komponenten, darunter Förderbänder, Maschinen, Bediener und andere virtuelle Modelle, die alle in der Software simuliert werden können. Dazu gehören auch verschiedene Robotermodelle. Die Modellierung neuer Komponenten erfolgt einfach durch den Import der CAD-Dateien direkt in die Software. Das Rendering der Plattform erzeugt Grafiken, die es den Benutzern ermöglichen, Inhalte in Marketingqualität mit technischer Genauigkeit direkt aus der Software zu exportieren. Benutzer können ihre Layouts und Simulationen schnell und einfach in eine Vielzahl von Formaten exportieren, darunter 4K-Videos, 3D-PDFs und 2D-Zeichnungen. Mit Visual Components Experience können Benutzer ihre Simulationen auch unterwegs mit mobilen Anwendungen teilen oder ihre Kunden über Virtual-Reality-Anwendung auf eine virtuelle Werksführung mitnehmen.

www.kuka.com

© Kunststoff-Profi Verlag GmbH & Co. KG, Bad Homburg

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