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Roboter in der Metallbearbeitung/-verarbeitung

Sichern Sie sich das Wissen eines anerkannten Automatisierungsexperten
Roboter in der Metallbearbeitung/-verarbeitung

Robotergestützte Sägelinie RoboSaw

In der metallbearbeitenden Industrie werden heutzutage die meisten Fertigungsprozesse augenscheinlich maschinell bzw. automatisiert durchgeführt. Auf den zweiten Blick erkennt man aber, dass es sich in den meisten Fällen um Hybridsysteme aus Mensch und Maschine bzw. um eine Teilautomatisierung handelt.

Kleine Losgrößen in der Metallverarbeitung erschweren die Automatisierung

Der Metallzuschnitt von Blechen und Blöcken erfolgt maschinell. Dennoch müssen vor Fertigungsbeginn zahlreiche vor- und nachgelagerte Tätigkeiten von einem Mitarbeitenden durchgeführt werden: Das benötigte Material muss im Lager gesucht, geprüft, zusammengestellt und zum Arbeitsplatz gebracht werden. Verschiedene Sägeparameter, die auf die jeweilige Materialbeschaffenheit abgestimmt sind, müssen eingestellt werden. Nach dem Schnitt bzw. zwischen den Schnitten muss das nicht (mehr) benötigte Material gesichtet und eingelagert werden. Das weiter zu verwendende Material muss umorientiert und die Sägeparameter erneut verändert werden. Ähnlich viel menschlicher Aufwand findet sich auch als Begleiterscheinung beim Drehen und Fräsen wieder, insbesondere bei kleinen Fertigungslosen.

In einem Sägecenter muss eine Vielzahl an Aufträgen innerhalb kurzer Lieferzeiten und meist mit kleinsten Losgrößen (oft sind es Unikate) mit einer breiten Palette an Werkstoffen und den unterschiedlichsten Zuschnittgrößen bearbeitet werden. Eine Vollautomatisierung schien daher bislang nicht realisierbar, da zu viele Schritte den Eingriff von Menschen erforderten und immer neue Individuallösungen gefunden werden mussten. Dass es aber trotz kleinster Losgrößen möglich ist, den Fertigungsprozess nahezu gänzlich maschinell erledigen zu lassen, zeigt der Augsburger Automatisierungsspezialist AROTEC Automation und Robotik mit seiner robotergestützten Sägelinie RoboSaw.

  • Ausricht-/Umorietierungsstation

  • Lagerturm

  • Lagerpalette

  • Lagerpalette

  • Transport-/Einlagerungsband

  • 3D-Vermessung

  • Leerpaletten-Stapel

  • Fertigpaletten

  • Roboter mit Endeffektor

  • Entgrat-/Bürststation

  • Vertikalband-Säge

AROTEC zeigt eine Lösung auf

Das Robotersystem RoboSaw besteht im Wesentlichen aus zwei Turm-/Langgutlagern, zwei Vertikalbandsägen und einem 6-Achs-Industrieroboter samt Endeffektor, der zur Vergrößerung seines Arbeitsradius auf eine 16m lange Verfahrachse montiert ist. Innerhalb des Robotersystems übernimmt ein von AROTEC entwickelter Anlagenleitrechner die Auftragsverwaltung, die Auftragsreihenfolgeplanung, die Material- und Bestandverwaltung (des Lagers und der Sägen) sowie die gesamte Anlagensteuerung und -überwachung.

Schon die Einlagerung des Materials erfolgt teilautomatisiert. Das Rohmaterial (Bleche und Blöcke, 80 verschiedene Güten, magnetische und nichtmagnetische Werkstoffe, maximale Abmessungen 1000 x 500 x 150 mm, maximales Gewicht 200 kg) wird nach der Eingabe der Güte sowie der Lage der Walzkanten auf einer grafischen Benutzeroberfläche (GUI) mittels eines Transportbandes der Sägelinie zugeführt. Dort wird es von einem 3D-Vision-Sensor erfasst und millimetergenau vermessen. Die Informationen werden an den Anlagenleitrechner übertragen. Dieser sucht mit Hilfe des integrierten und von AROTEC entwickelten Palettieralgorithmus PALGO mix auf allen Lagerpaletten im Turmlager den hierfür geeignetsten Lagerplatz aus, bei welchem der geringste Flächenverschnitt entsteht und das gesamte Lager somit ideal ausgenutzt wird. Die Einlagerung auf die Lagerpalette geschieht daraufhin vollautomatisch. Das Ein- und Auslagern kann jederzeit, sogar parallel zur Zuschnittbearbeitung in der RoboSaw stattfinden.

Weist das Lager einem Mindestbestand an Material auf, so können die Kunden- bzw. Sägeaufträge abgearbeitet bzw. bearbeitet werden. Das kundenseitige ERP überträgt hierzu die Kundenaufträge direkt in die Datenbank des Anlagenleitrechners. Die Auftragsdaten enthalten u.a. Angaben über den Kunden, den vereinbarten Liefertermin, die Zuschnittabmessung, die Materialgüte und die Menge.

Robotergestützte Sägelinie - AROTEC Automation und Robotik GmbH

In periodischen Intervallen überprüft der Anlagenleitrechner die in der Datenbank vorhandenen Aufträge. Es wird überprüft, ob genügend geeignetes Material vorhanden ist. Der Leitrechner mit dem integrierten Verschnittoptimierungs-Algorithmus sucht selbstständig heraus, welche Materialquader am besten für die Auftragsbearbeitung geeignet sind und den geringstmöglichen Verschnitt verursachen. Unter der Berücksichtigung dieser und anderer Kriterien (wie dem Lieferdatum) bestimmt der Anlagenleitrechner die Reihenfolge, in der die Aufträge bearbeitet werden. Die gesamte darauffolgende Schrittreihenfolge wird vom Anlagenleitrechner veranlasst. Von der Materialbeschaffung aus dem Lager über das Setzen des Sägeschnittes bis zum Einlagern vom Restmaterial erfolgt die Bearbeitung voll automatisiert.

Kann ein Auftrag mit dem aktuellen Materialbestand nicht bearbeitet werden, so wird dies dem Auftragsplaner und dem Anlagenbediener auf der webbasierten Anlagenvisualisierung sofort angezeigt. Der Auftragsplaner kann daraufhin aktiv werden und den Materialbestand anpassen. Er kann ebenfalls die Priorisierung der Auftragsreihenfolge verändern, um Liefertermine einhalten zu können. Der Abgleich zwischen der Auftragsreihenfolge und den Lieferterminen findet regelmäßig automatisch statt und bezieht Parameter wie einen veränderten Lagerbestand oder eine manuell gesetzte Priorisierung in die Optimierung der Auftragsreihenfolge mit ein.

Die von AROTEC entwickelte und realisierte vollautomatische Sägelinie sucht weltweit seines Gleichen und ist ein Musterbeispiel im Zeitalter von Industrie 4.0. Die Sägelinie zeigt auf, was heutzutage technisch möglich ist und welche Potentiale im Bereich der Metallbearbeitung, gerade in Hochlohnländern wie Deutschland, ausgeschöpft werden können.

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