Roboter für Spaltanlage

Technik/Bandanlagen

Der Messerwechsel an Spaltanlagen ist nicht nur anstrengend, sondern auch nicht ganz ungefährlich. Deshalb hat Faspar einen Roboter entwickelt, der die Messersätze automatisch korrekt zusammenstellt.

02. Oktober 2018
© Faspar
Bild 1: Roboter für Spaltanlage (© Faspar)

Für die Spaltung von Metallbändern sind die Anordnung und der Aufbau der kreisförmigen Messer der Längsteilschere entscheidend. Daher nimmt die Vorbereitung des Werkzeugsatzes einen großen Teil der gesamten Linienrüstzeit in Anspruch, zumal gleichzeitig eine präzise Ausführung gefordert wird. 

Zudem bedeutet das Rüsten für den Anlagenbediener eine beträchtliche körperliche Belastung. Es ist auch eine sich wiederholende und monotone Aufgabe mit einem erhöhten Fehlerrisiko. Darüber hinaus führt die Manipulation von Werkzeugen beträchtlicher Größe und Gewicht zu möglichen Gefahren der Gesundheit des Bedieners und womöglich zu einer Beschädigung der Werkzeuge selbst.

Fehler vermeiden

Fehler vermeiden

Wegen der körperlichen Beanspruchung und der Monotonie der Arbeit kommt es häufig zu Arbeitsunfällen. Mit dem Ziel, die oben genannten Faktoren zu analysieren und eine Lösung zu finden, sind folgende Punkte zu beachten:

Die derzeitigen Längsteilanlagen werden immer leistungsfähiger und erreichen beachtliche Arbeitsgeschwindigkeiten.

Deshalb fallen Stillstandszeiten immer stärker ins Gewicht. Dazu gehören auch die Unterbrechungen für das Rüsten, die es so weit wie möglich zu reduzieren gilt, um eine hohe Auslastung und eine kurze Amortisationszeit zu erreichen. Das menschliche Handhaben von Schneidwerkzeugen, insbesondere wenn sie schwer und voluminös sind, ist ein Vorgang, bei dem das Risiko der Beschädigung einer Scherenmesserkante und somit einer beträchtlichen Zunahme der Schleifvorgänge und schließlich der geringeren Lebensdauer der Messer hoch ist.

Standzeit der Werkzeuge

Das Bestücken einer Messerwalze ist ein Vorgang, der den Transport und die korrekte Montage einer großen Anzahl von Komponenten (Scherenmesser, Abstandhalter, Gummis) erfordert.  Es handelt sich also um einen Vorgang mit einem größeren Fehlerpotenzial. Fehler, die, wenn sie bis zum Zeitpunkt des Schneidvorgangs nicht bemerkt werden, einen beträchtlichen Schaden verursachen können. In Hinblick auf die genannten Punkte gibt es nur eine wirklich sinnvolle Antwort: den gesamten Vorbereitungsprozess der Werkzeuge vollständig zu automatisieren.

Hohe Anforderungen an den Roboter

Denn nur ein Roboter mit abgestimmter Software, die die grundlegenden Informationen der Produktion verarbeitet, kann den richtigen Werkzeugsatz berechnen und die Werkzeuge automatisch für den neuen Rüstvorgang körperlich bereitlegen.

Aus einer Umfrage bei mehreren Unternehmen, die Coils verarbeiten, sowie aus der Analyse der Produktionsabläufe und Kundenwünsche wurden folgende Anforderungen festgelegt:

Benutzerfreundliche und kundenspezifische Software

Die Automatisierung muss mit einer Software programmiert werden, die sowohl kundenspezifisch als auch kundenfreundlich ist, da es für die Unternehmen nicht möglich ist, extra einen speziellen erfahrenen Bediener für die Steuerung dieses Roboters einzustellen. Der Roboter muss von dem Bediener eingesetzt werden, der auch die übrige Fertigungslinie steuert.

Der Roboter muss minimal und einfach zu warten sein

Es ist eine zugleich robuste und einfache Konstruktion erforderlich, wobei möglichst viele Baugruppen aus Standardelementen zusammengesetzt sein sollten. Das Wartungspersonal im Unternehmen muss in der Lage sein, ohne spezielle Ausbildung eine normale Wartung auszuführen  sowie grundlegende Eingriffe vorzunehmen.

Sicherheit der Ausrüstung

Der Roboter muss mit einem Kontrollsystem ausgestattet sein, das eine falsche Montage der Werkzeuge verhindert, vor allem wo ein manueller Eingriff erforderlich ist, wie beim Laden der Werkzeuge in das System.

Kurze Rüstzeiten

Die Zykluszeit des Roboters ist so errechnet, dass mehrere Einstellungen in derselben Schicht ausgeführt werden können.

Einfache Integration in bestehende Fertigungslinien

Der Roboter muss so konstruiert sein, dass er leicht in bestehende Fertigungslinien integriert werden kann, ohne den geringsten Einfluss auf das Layout zu haben.

Das Projekt ist nun bereits mehrfach realisiert worden. Die Werkzeuglager gibt es in zwei Bauformen: die Tunnel-Bauweise, die eine schnelle Zykluszeit ermöglicht, und die Turm-Bauweise, die einen geringen Platzbedarf erfordert.

Zusammensetzung und Hauptmerkmale

Der modulare Aufbau ermöglicht eine kundenspezifische Anpassung an den verfügbaren Platz. Eine vollständige Umhausung mit Luftentfeuchtungssystem schirmt die Anlage gegen die Umgebung ab und umgekehrt.

Roboter und Magazin sind vollständig integriert. Das Speichermagazin sorgt für eine staubfreie, korrosionshemmende Lagerumgebung für Scherenmesser und Abstandshalter. Das System sollte gegenwärtigen und zukünftigen Anforderungen genügen, also Raum für Produktions- und Produktivitätssteigerungen lassen.

Der Vierachsroboter (drei lineare und eine rotierende Achse) zur Werkzeugbewegung hat eine einfache und effiziente Struktur, bestehend aus einer minimalen Anzahl beweglicher Bauteile, damit stets eine lange Lebensdauer und ein einfacher Service (durch kundeneigenes Personal) gewährleistet werden können.

Der magnetische Greifer zum Aufnehmen und Positionieren der Werkzeuge ist ausgestattet mit einem ›Piece Presence Sensor‹ zur Erkennung von Doppelaufnahmen (zusammenklebende Messer) und einem Code-Leser zur Werkzeugidentifikation und -Lageerkennung. Eine Zwischenstation hält die Werkzeuge während des Robotereinsatzes bereit. Die Messer können nach jedem Schnitt abgeblasen, gereinigt und auf Schärfe kontrolliert werden. Der Manipulator kann Abstandshalter mit einer Breite ab 1 Millimeter handhaben. Messer und Abstandshalter werden vor dem Einsatz entmagnetisiert.

Der Roboter bindet das vorhandene Drehkreuz ein und erfordert keine Änderungen an der vorhandenen Linie. Außerdem wird der gesamte Schneidsatz ohne Eingriff am Drehkreuz vorbereitet. Die Übergabe der Werkzeuge von der Zwischenstation zum Drehkreuz benötigt wenig Zeit.

Individuelle Software

Die Software wurde gemäß den Umfrageergebnissen entwickelt. Sie ist intuitiv, weil sie mit einer ähnlichen Struktur wie der des Werkzeugbauers erstellt wurde. Sie kann an das vorhandene Rüstverfahren angepasst werden und die Messersätze reproduzieren, die bereits bekannt und bewährt sind. Die vom Roboter errechnete Bestückung kann so verwendet, aber auch vom Bediener leicht geändert werden. Das Steuerungssystem besteht aus einem Industrie-PC, der unter Windows läuft. Eine Betreuung des Computersystems über das Internet ist möglich.

Euroblech Halle 15, Stand A06

Erschienen in Ausgabe: 06/2018