Roboter und Werkzeugmaschine im perfekten Zusammenspiel

Der Einsatz von Robotern an und in Werkzeugmaschinen weist kräftige Zuwachsraten auf. Überraschend kommt diese Entwicklung allerdings nicht: Werkzeugmaschinen der neuesten Generationen gehören zu den kapitalintensiven Investitionen. Diese müssen sich amortisieren – je schneller, desto besser. Roboter tragen dabei maßgeblich zur Steigerung der Produktivität und damit zu kürzeren Amortisationszeiten bei.

Automatisierungslösungen erschließen den Anwendern eine ganze Reihe von Vorteilen: Das fängt bei der Reduzierung der Nebenzeiten durch vollautomatische Be- und Entladung der Maschinen an, reicht über die Minimierung von Maschinenstillstandszeiten und endet beim teilautonomen Betrieb der Werkzeugmaschinen in mannlosen Schichten. Alle Maßnahmen fokussieren dabei auf ein Ziel: maximale Nutzung der eingesetzten Produktionsmittel.

Für die Automatisierung von Werkzeugmaschinen konkurrieren zwei grundsätzlich verschiedene Lösungsansätze:

· die direkte Integration des Roboters in die Maschine oder

· Zellenkonzepte, bei denen komplette Automatisierungsmodule inklusive Roboter an die Bearbeitungsmaschine angedockt werden.

Bei Letzteren setzen Systemintegratoren neben der Be- und Entladung der Maschinen auf die Integration verschiedenster Prozesse in der Zelle. Der Roboter übernimmt hier nachgelagerte Arbeiten – von Handhabungs- und Messaufgaben bis hin zu Identifikations- und Qualitätssicherungsschritten.

Beide Konzepte stellen hohe Anforderungen an die Robotik, wobei die direkte Integration in die Werkzeugmaschine viele Roboter vor nahezu unlösbare Probleme stellt. Arbeiten Roboter innerhalb der Werkzeugmaschine, müssen sie mit widrigsten Umgebungsbedingungen zurecht kommen. Der nicht zu vermeidende Kontakt mit Spänen, Schleifstaub, Kühlschmierstoffen und sonstigen aggressiven Medien erschwert den Robotereinsatz ungemein.

Sechsachser, die mit diesen Bedingungen fertig werden wollen, müssen konstruktiv dafür ausgelegt sein. Wie die geforderten Konstruktionsmerkmale aussehen, zeigt der Blick auf State-of-the-Art-Maschinen für solche Einsätze. Stäubli Roboter der TX-Reihe sind für den Dauereinsatz innerhalb von Werkzeugmaschinen prädestiniert. Unter diesen Extrembedingungen spielt die Thematik Schutz des Roboters eine zentrale Rolle.

Die Stäubli-Maschinen punkten hier mit voll gekapselter Bauweise, einer speziellen Handgelenkskonstruktion, die das Eindringen von Schmutz, Staub, Flüssigkeiten und Spänen sicher verhindert sowie mit der Option, den Roboter durch Überdruck innerhalb des Gehäuses zusätzlich zu schützen. Nur mit derart ausgestatteten Robotern wird die integrierte Automatisierung von Werkzeugmaschinen zur prozesssicheren Lösung.

Darüber hinaus bestehen zusätzliche Anforderungen, die sowohl bei der integrierten Automation als auch bei der Zellenlösung von Bedeutung sind. So müssen die Roboter aufgrund eines eingeschränkten Platzangebots sehr kompakt bauen, aber dennoch eine möglichst hohe Reichweite besitzen.

Sollen die Nebenzeiten so gering wie möglich gehalten werden, sind hohe Beschleunigungswerte und maximale Präzision unabdingbare Voraussetzungen. Besonderer Stellenwert gebührt der Greiftechnik: Um ein möglichst breites Teilespektrum handhaben zu können und bei Zellenkonzepten die Ausführung möglichst vieler Arbeitsinhalte zu ermöglichen, sind ausgeklügelte Multifunktionsgreifer ein Muss.

Bei allen technischen Möglichkeiten muss sich der Einsatz der Robotik für den Endanwender so einfach wie nur möglich gestalten. Die Roboterhersteller stellen alle gängigen standardisierten Schnittstellen zur Kommunikation mit der Werkzeugmaschine zur Verfügung. Auch Bedienung und Programmierung zeigen sich stark vereinfacht.

Hier sind es vor allem einfache Bedienoberflächen, die auf die eigentliche Programmiersprache aufgesetzt sind und eine besonders einfache Bedienung der Maschine ermöglichen. Bei Stäubli setzt man hier auf das im Haus entwickelte Softwaretool VALtending, das sowohl Endverbrauchern als auch Systemintegratoren neue Dimensionen in punkto Einfachheit und Komfort bei Bedienung und Programmierung erschließt.

Robert Moos Stäubli Tec-Systems GmbH www.staubli.com