Roboter hat den Bogen raus

Sechsachsiger Knickarmroboter statt Rohrbiegemaschine

Biegen mit dem Roboter hat ein Unternehmen aus dem Schwarzwald neu definiert. Das zum Patent angemeldete Rohrbiegesystem werkt inzwischen auch in der Automobilzuliefererindustrie.

24. August 2004

Mit dem „Twister“ konzipierte Rosenberger ein Biegesystem, das höchste Präzision, Flexibilität und Prozeßsicherheit sowie außergewöhnlichen Bedienkomfort bietet. Darüber hinaus läßt das System, in dessen Mittelpunkt ein Kuka-Roboter steht, dem Betreiber viel Spielraum hinsichtlich der Aufstellung und Zahl der Biegeköpfe. Daß der Roboter „den Bogen raus hat“, beweist er beim Biegen einer Rohr-Schlauch-Rohr-Kombination, die man auf herkömmlichen Rohrbiegemaschinen nicht in einem Programmzyklus fertigen könnte. Die Rosenberger Aktiengesellschaft entwickelt und produziert an ihren Standorten Gütenbach im Schwarzwald und Apolda in Thüringen servoelektrische Rohrbearbeitungsmaschinen. Zum Angebotsspektrum gehören vollelektrische Rohrbiegemaschinen mit links und rechts biegenden Biegeköpfen für Durchmesser bis 60 Millimeter. Die Kunden der 1986 in Gütenbach gegründeten Rosenberger-Gruppe, die rund 80 Mitarbeiter beschäftigt, verteilen sich weltweit auf über 20 Länder. Der Schwerpunkt liegt auf der Automobilindustrie und deren Zulieferern. Zu den wichtigen Abnehmern zählen aber auch die Industriebereiche Luft- und Raumfahrt, Klima, Heizung und Sanitär, Möbel, Beleuchtung, Maschinenbau und Elektro.

Kompakter Allrounder

Das jüngste Produkt von Rosenberger, der „Twister“, ist ein Biegesystem in Verbindung mit einem sechsachsigen Kuka-Roboter „KR 16“, das wegen seiner völlig neuen Arbeitsweise zum Patent angemeldet wurde.

Der Roboter agiert in diesem Fall als vollautomatische CNC-Rohrbiegemaschine und fährt, je nach Auftrag, zwei bis sechs Biegeköpfe an, die für Rohrdurchmesser von 20 bis 60 Millimeter ausgelegt sind. Auf bis zu drei Biegeebenen pro Kopf erzeugt der Sechsachser verschiedene Bogen, Längen und Verdrehungen. Dazu Dieter Schmalz, Vertriebsleiter Europa bei Rosenberger: „Der Twister ist keine klassische Biegemaschine, sondern ein kompaktes Allroundtalent, das die vielfältigen Anforderungen an komplizierte Handlingund Biegeaufgaben kompromißlos und konkurrenzlos erfüllt. Wir erleben also eine echte Weltpremiere.“ Als Twister übernimmt der Knickarmroboter die Bewegungen der X-, Y- und Z-Achsen einer Biegemaschine. Dabei positioniert er im Bereich von wenigen Hundertstel Millimeter. Neben dieser sehr hohen Wiederholgenauigkeit steht der KR 16 in erster Linie für Flexibilität, die unter anderem darauf beruht, daß er die Bauteile, im Gegensatz zu einer Rohrbiegemaschine, loslassen und erneut greifen kann. Insofern garantiert der Einsatz des Kuka-Roboters Prozeßsicherheit. Das gilt sowohl, wenn er die Teile handhabt als auch, wenn er sie rechts oder links biegt.

Freie Biegekopfauswahl

Zum Aufnehmen der Bauteile nutzt der Sechsachser teilespezifische, pneumatische Zangengreifer, die für die einzelnen Applikationen entwickelt werden und sich wechseln lassen. Der KR 16 holt das jeweilige Rohr selbständig, fährt die X-, Y- und Z-Koordinaten servogesteuert und folglich hochpräzise an, bedient die Biegeköpfe und verknüpft das Biegen, sofern es gewünscht ist, mit weiteren Prozessen. Verglichen mit konventionellen Rohrbiegemaschinen kann der Betreiber die Zahl und die Positionen der Biegeköpfe bei Einsatz des Twisters frei wählen und gleichzeitig unterschiedlichste Biegeköpfe verwenden.

Mühelos zu programmieren

Aufgrund dieser hohen Flexibilität, die rasche Wechsel beim Herstellen diffiziler Teile und eine automatische Fertigung in kleinsten Losgrößen ermöglicht, läßt sich die Produktivität, und somit die Wirtschaftlichkeit, spürbar und nachhaltig steigern. Durch die Installation mehrerer Biegeköpfe ist der Kunde außerdem in der Lage, seine Rüstzeiten zu reduzieren. Denn wenn ein Ablauf programmiert ist und Biegeköpfe für verschiedene Bauteile montiert sind, ruft der Anwender einfach das betreffende Programm auf, woraufhin der Roboter ausschließlich die entsprechenden Köpfe anfährt. Bei einem Programmwechsel tauscht der KR 16 gegebenenfalls schnell seinen Greifer und berücksichtigt dann wiederum nur die zu dem jeweiligen Produkt gehörenden Biegeköpfe. Ferner kann der Kunde entscheiden, ob er den Roboter an ein bestehendes Taktband anbinden oder ihn über eine separate Fördertechnik versorgen will, die die Rohre vereinzelt und definiert bereitstellt.

Ein weiteres Highlight des Twisters ist laut Dieter Schmalz dessen leichte Bedienbarkeit: „Um außergewöhnlichen Komfort zu erreichen, haben wir uns bei der Entwicklung besonders auf die Software konzentriert. Davon profitieren jetzt die Einrichter, die den Ablauf über eine speicherprogrammierbare Steuerung, visualisiert via PC mit Windows- Oberfläche, so mühelos programmieren, als ginge es um eine & pos;normale& pos; Rohrbiegemaschine. Ergänzend ist lediglich ein neuer Befehl in die Steuerung einzugeben, und zwar wie viele und welche Biegeköpfe der Roboter anfahren soll.“ Als Grundlage dafür werden bei der Inbetriebnahme Koordinatenursprungspunkte festgelegt, etwa für den Biegekopf 1. Gibt der Einrichter später als Ziel diesen Kopf ein, dient der entsprechende Koordinatenpunkt als Referenz für die folgenden Abläufe. Die Information über die erforderlichen Bewegungen erhält der KR 16 von der speicherprogrammierbaren Steuerung.

Für Rohr-Schlauch-Rohr-Kombination

Der erste Twister, verkauft an einen großen Zulieferer der Automobilindustrie, wurde Mitte Februar 2004 fertiggestellt. Das Biegeteil, das der Kuka- Roboter in diesem Pilotprojekt formt, ist eine Rohr-Schlauch-Rohr-Kombination mit angelöteten Befestigungselementen, die sich auf herkömmlichen Rohrbiegemaschinen nicht in einem Programmzyklus produzieren ließe. Die unterbrechungsfreie Arbeit des Sechsachsers erübrigt beispielsweise auch Handbiege- oder Nachbiegeoperationen. Bisher mußten die Bauteile zuerst gebogen werden, bevor man sie verbinden konnte. Hierbei nahm der Werker das Teil jeweils wieder in die Hand und richtete es manuell aus.

Prozessicherheit

Da diese potentiellen Fehlerquellen heute ausgeschaltet sind, erreicht Rosenberger eine höhere Qualität. Obendrein entfällt das bislang notwendige Zwischenlagern der gebogenen Teile. Der Roboter nimmt die Rohr-Schlauch- Rohr-Kombination an bestimmten Punkten mit seinem Greifer auf. Dann führt er zunächst ein äußeres Rohrende an den rechten Biegekopf, an dem in diesem Arbeitsschritt sechs verschiedene Bogen erzeugt werden. Nach jedem Bogen dreht er das Bauteil, wie es seine Programmierung vorsieht. Anschließend wendet er seinen Greifer und hält auch das andere Ende der Rohr-Schlauch-Rohr-Kombination an den rechten Biegekopf, der nun vier Bogen formt. Sobald dieser Vorgang abgeschlossen ist, schwenkt der KR 16 das Teil zum linken Biegekopf, an dem der mittlere Rohrabschnitt um 180 Grad gebogen wird. In der klassischen Produktion wäre dafür ein zusätzlicher manueller Eingriff nötig, denn herkömmliche Maschinen können die Bogen nur in der Reihenfolge formen, die der Vortriebsrichtung des Rohres entspricht. Das fertige Bauteil legt der Sechsachser in einer definierten Lage ab.

Rosenberger wählte den KR 16 der Kuka Roboter GmbH vor allem deshalb als Herzstück des Twisters, weil das namhafte, stark in der Automobilindustrie vertretene Fabrikat die verlangte „Hyperpräzision“ und damit Prozeßsicherheit garantiert. Abgesehen davon gewährleistet das weltweite Servicenetz des Augsburger Unternehmens eine Verfügbarkeit des Roboters von nahe 100 Prozent. „Aus diesen Vorteilen resultiert für den Twister eine hohe Wirtschaftlichkeit“, betont Dieter Schmalz. „Eine Investition in den Allrounder fällt zwar geringfügig höher aus als die in eine Standardbiegemaschine, andererseits ergibt sich aber, wegen des Fortfall manueller Tätigkeiten, ein großes Einsparungspotential und folglich eine erheblich kürzere Amortisationszeit. Eventuell kann ein einzelner Twister sogar Aufgaben übernehmen, für die sonst mehrere konventionelle Rohrbiegemaschinen erforderlich wären.“

Erschienen in Ausgabe: 08/2004