Integration laufsicherer Entladeprozessen

Integration von Prozessen zur Entladung

Integration flexibler und Laufsicherer Entladeprozesse durch CNC/NC-Programmierung. Wir erstellen eine Intelligente Programmstruktur für hohe Anlagenflexibilität. Rohre und Profile unterschiedlicher Durchmesser und Wandstärken werden aus der Fertigungsmaschine ausgeschleust und variabel, je nach Anforderung auf Bandtische, Gitterboxen und in Kundenbehälter abgelegt.

Integration eines Entladegeräts an eine Werkzeugmaschine für die Rohrbearbeitung

Anforderung an die bsGruppe

Der Auftrag umfasste die Integration eines Entladegeräts an eine Werkzeugmaschine für Laser-, Rohr- und Schneideprozesse. Diese Maschine kann unterschiedlichste Rohre und Profile fertigen. Diese können bei Baustahl bis zu 250 mm Durchmesser und Wanddicken bis zu 8 mm sowie bis zu 9000mm Rohmateriallänge bearbeiten. Die Fertigteile können eine Länge bis zu 8050 mm und einem Werkstückgewicht von bis zu 37,5 kg/m aufweisen. Durch einen vollautomatischen Betrieb soll bei minimalen Nebenzeiten eine konstant hohe Qualität und ein flexibles und wirtschaftliches Handling auch von kleinen Losgrößen erreicht werden.

Das Ziel ist es, eine komplett integrierte Teilesortierung zu erreichen. Je nach Anforderung erfolgt die entnahme der Fertigteile mittels einer flexiblen Ausschleusstation und die Patzierung beliebigan verschiedene Positionen . Die Platzierung erfolgt auf verschiebbaren Bandtischen, in Gitterboxen oder in Kundenbehältern.

Flexible und vielfältige Entladestrategien

Unsere Lösung

Je nach Ausbaustufe des Entladegeräts fertigt die Maschine Fertigteile bis zu einer Größe von 8050 mm, die die Maschine über unterschiedliche Entladestrategien entladen kann:

  • Teilerutsche bis 2000 m Fertigteilelänge
  • Fertigteileunterstützungen bis 8050 mm Fertigteilelänge
  • Catcher (innen spritzerfrei) zu 1400 mm Fertigteilelänge

Unter Berücksichtigung der vorgegebenen, bereits bestehenden Kundenmaschine und – prozesse (Beladen und Prozessbereich) entwickelten wir die Programmstruktur und Abläufe für eine neue Entladeeinheit.

Zuerst definierten wir die Struktur der NC Zyklen, die für einen reibungslosen Ablauf in einem aufeinander abgestimmten Modus synchronisiert laufen. Wir intergierten diverse NC Zyklen in die Gesamtprogrammierung, so dass die Maschine auch hauptzeitparallel das Entladegerät korrekt an das Teil während des Schneidprozesses fahren kann. Da Kunden unterschiedliche Ausbaustufen auswählen können, sind die NC Zyklen so programmiert, dass automatisch erkannt wird, wie viele NC-Achsen gerade projektiert sind (min. 6 Antriebe bis max. 14 Antriebe). Zusätzlich können auch Teile ohne Anbau des Entladegeräts geschnitten werden. Nach der Programmierung folgte die Dokumentation der Funktionalitäten und Bedienungsanleitung. In Schulungen wurden die Servicemitarbeiter über die Neuerungen an der Rohr-Schneidermaschine informiert.

5 Vorteile für unsere Kunden

  • Erweiterung der Kapazität des Kundenteams
  • weitreichendes Know-how, Ideen, Problemlöse- und Anwendungskompetenz
  • nahtlose Integration in das Kundenteam
  • interdisziplinäre Zusammenarbeit mit allen Gewerken und Lieferanten des Kundenunternehmen
  • zügige und zuverlässige Abwicklung des Kundenauftrags

Montage von Prüfanlagen

Montage von Prüfstationen bei einem Elektronikunternehmen

Flexible Automation von Prüfstationen in der Produktion. Umgesetzt wurde ein neues Anlagenlayout sowie schnelle Umrüstung bei hoher Variantenzahl von Elektroschaltern. Ermöglicht wurde dies durch ein intelligentes Steuerungskonzept der bs Gruppe.

Querlenker bsAutomatisierung

Außerdem bietet die Prüfstation eine Qualitätssicherung durch lückenlose Rückverfolgung der Zugehörigkeit der Charge.

Rüstzeitenreduktion steigert die Produktivität unserer Kunden

Aufgabenstellung an die bs Gruppe

Aufgrund der kleinen Losgrößen von Bedienschaltern sowie den vielen unterschiedlichen Varianten des Grundschalters ist wiederholtes Umrüsten unvermeidbar. Dadurch wird der Fertigungsprozess desöfteren unterbrochen. Um lange Rüstzeiten zu meiden, muss ein schnelles Umrüsten auf einen anderen Teiletyp gewährleistet werden. Außerdem muss die zuverlässige Rückverfolgung der Chargenzugehörigkeit sichergestellt sein.

Durchdachte Steuerungsprogrammierung verringert Fehlerrisiko und sichert die Qualität

Unsere Lösung

Indem wir die verschiedenen Montageschritte auf mehrere, im Rechteck angeordnete Arbeitsplätze aufgeteilt haben, konnte das Umrüsten des ganzen Arbeitsplatzes auf einen jeweils anderen Bedienschalter vermieden werden. So wechselt der Mitarbeiter je nach Art des Schalters einfach den Platz. Werkstückträger fördern die Teile an die vier verschiedenen Handarbeitsplätze. Zuerst verschraubt eine automatische Schraubzelle die verschiedenen Produkte ausgehend von den auf dem Werkstück gespeicherten Informationen.

In einer manuellen Prüfstation, ebenfalls menügesteuert, prüft der Bediener schließlich die Haptik und Optik. Anschließend ermittelt eine automatische Prüfstation objektiv mit Hilfe verschiedener Kameras die Lichtfarbe und Aufdrucke auf dem Schalter. Schließlich durchlaufen die Schalter eine Etikettier-Station, welche die IO-Teile mit einem Label versieht und NIO-Teile ausschleust.

Die menügesteuerte Bedienerführung gibt dem Mitarbeiter (je nach Schaltertyp) alle erforderlichen Informationen, die er zum Zusammenbau der aktuell zu fertigenden Variante benötigt. Die Verwendung einer Beckhoff-Steuerung (TwinCat) mit dezentralen I/O’s ermöglicht die problemlose Kommunikation aller Teilnehmer der Anlage. Auch die Anbindung an ein zentrales Qualitätsmanagementsystem ist gegeben. Die durchdachte Bedienung reduziert die Möglichen Fehler die durch Mitarbeiter entstehen können. Außerdem sichert sie die Qualität der Arbeitsergebnisse. Die Zeitersparnis aus dem Wegfall der Rüstzeiten, besonders für die kleinen Losgrößen, steigert die Produktivität der Linienproduktion enorm.

5 Vorteile der Automatisierungslösung durch bsAutomatisierung

  • hohe Flexibilität
  • individuelle Programmierung je nach Bearbeitungsprozess
  • kurze Rüstzeiten auch bei großer Teilevielfalt und Variantenvielfalt
  • leichte Bedienbarkeit
  • überschaubare Investition, da einfacher Aufbau

Lesen Sie hier unseren Beitrag übers Handhaben von rutschigen Glasscheiben in der Solarpaneelherstellung.

Zu unserer Webseite „Handhaben von Teilen“

Fördertechnikanlagen und Hochregallager

Engineering-Dienstleistungen der bs Gruppe

Für Fördertechnikanlagen und Hochregallager bietet die bs Gruppe Engineering-Dienstleistungen aus einer Hand. Besonders für Automobilzulieferer. Unsere Leistungen reichen von der Elektroplanung, SPS-Programmierung bis zur Visualisierung mit Win-CC flexible. Nach der Inbetriebnahme erfolgen Schulungen der Bediener, des Wartungspersonals sowie der Kundenhotline.

Übernahme der Projektleitung und eigenständige Projektrealisierung

Anforderung an die bsGruppe

In Auftrag eines Kunden soll für die Fördertechnikanlage eines Hochregallagers die Elektroplanung, Softwareerstellung und Inbetriebnahme umgesetzt werden.

Konstruktionsseitig werden dabei die nachstehenden Komponenten verbaut:

  • Rollenbahnen, Kettenförderer, Hubtische, Drehtische, Hub-/Drehtische,
  • Aufzüge, Waagen, Verfahrwagen, Scanner, Schnittstellen
  • Rechnerkopplungen zu Leitrechner und Materialflussrechner
  • SPS Siemens S7 CPU 315-2 PN/DP, CPU 414-3 PN/DP
  • Diverse Bussysteme wie Profinet, Ethernet, Profibus, ASI-Bus und Interbus
  • Mehrere Bedienstellen
  • Visualisierung
  • integrierte Palettenverfolgung (Fördertechniksteuerung)
  • Routing in Fördertechniksteuerung und Materialflussrechner
  • Sicherheit der Anlage (Relaistechnik)
  • Sicherheit über sichere SPS

Qualitativ hochwertige Abwicklung von Elektroplanungen und Softwareerstellung

Unsere Lösung

Zur Umsetzung unseres Auftrags realisierten wir Schritt für Schritt die folgenden Aufgaben:

  • Erstellen des Schaltplans
  • Auslegen der Komponenten
  • Erstellen des SPS-Programms
  • Inbetriebnahme der Fördertechnik
  • Produktionsbegleitung der Anlage
  • Bediener- & Instandhalterschulung
  • Übergabe des Projekts an Kundenhotline

3 bedeutende Vorteile der Automatisierungslösung

  • Lösen der Kapazitätsengpässe
  • einzigartige Lösungskonzepte durch vielschichtige Erfahrung
  • Übernahme aller Aufgaben der Elektrokonstruktion und Softwareerstellung:
    • Klärung der Schnittstellen mit den einzelnen Komponenten
    • Lösung der elektrotechnischen Aufgabe des Projekts
    • vollständige Klärung der Schnittstellen mit anderen Zulieferern (Lasers, Motoren, etc.)

Retrofit einer Fördertechnik-Anlage

Retrofit einer Fördertechnik Anlage und des Hochregallagers

Wir bieten Retrofit als Komplettlösung aus einer Hand. Dazu zählen unter anderem die Zustandsanalyse, Konzepterstellung, Elektrokonstruktion, mechanische Konstruktion, Montage, Inbetriebnahme, Schulung sowie die Produktionsbegleitung.

Übernahme der Projektleitung und eigenständige Projektrealisierung

In Auftrag eines Kunden soll das Gewerk „Retrofit“ für seinen Endkunden beginnend mit der Zustandserfassung, Angebotserstellung, Softwareerstellung, elektrische und mechanische Umbauten vor Ort bis hin zur Inbetriebnahme und Fertigungsbegleitung durchgeführt werden. Fördertechnikanlagen bestehen meist aus den folgenden Bauteilen, die im Kontext „Retrofit“ betrachtet werden:

Hochregallager
Fördertechnik Hochregallager
  • Rollenbahnen, Kettenförderer, Hubtische, Drehtische, Hub-/Drehtische,
  • Aufzüge
  • Verfahrwagen
  • Scanner
  • Waagen
  • Schnittstellen zur Brandschutzanlage
  • Rechnerkopplungen zu Leitrechner, Materialflussrechner
  • SPS Siemens S7 CPU 315-2 PN/DP // CPU 414-3 PN/DP
  • Diverse Bussysteme: Profibus, Profinet, Ethernet, ASI-Bus, Interbus
  • Mehrere Bedienstellen
  • Visualisierung mit WinCC flexible oder PC Programm
  • Palettenverfolgung in Fördertechniksteuerung integriert
  • Routing in der Anlage durch Fördertechniksteuerung
  • Routing durch Materialflussrechner (MFR)
  • Sicherheit der Anlage über konventionelle Relaistechnik
  • Sicherheit über sichere SPS (S7-Failsafe)

Unsere KomplettLösung

Im Namen unseres Kunden übernahmen wir die Projektleitung für das komplette Gewerk „Retrofit“. Zu Beginn klärten wir in seinem Namen die Wünsche seines Kunden. Es erfolgte die Analyse und Zustandserfassung vor Ort mit einer Aufnahme aller erforderlichen Maßnahmen. Auf dieser Basis erstellten wir in Abstimmung mit unserem Kunden das Angebot „Retrofit“.

Die Abwicklung umfasste diese Aufgaben der Elektroplanung, Softwareerstellung und mechanischen Maschinenerneuerung: Erstellen des Schaltplans Konstruktion von neuen Komponenten Auslegen der Komponenten Erstellen des SPS-Programms erstellen der Visualisierungs-Oberflächen Umbau der Fördertechnik vor Ort, mechanisch und elektrisch

Nach Fertigstellung und Prüfung der Qualität und Laufsicherheit der überholten Fördertechnikanlage begleiteten wir vor Ort die Inbetriebnahme und übernahmen die Produktionsbegleitung der Anlage. Nach einer umfassenden Bedienerschulung und Instandhalterschulung übergaben wir das Projekt an die Kundenhotline unseres Kunden, die für eventuelle Rückfragen die erste Anlaufstelle ist.

3 Vorteile der Automatisierungslösung

Retrofit Automatisierungslösung
3 Vorteile der Automatisierungslösung im Bereich Retrofit
  • Lösen der kapazitativen Engpässe des Kunden
  • Einbringung von Fachwissen, Ideen und Lösungskompetenz
  • Übernahme aller Aufgaben zur Elektrokonstruktion und Softwareerstellung:
    • vollständige Klärung der Schnittstellen mit den einzelnen
    • Komponenten
    • vollständige Lösung der elektrotechnischen Aufgabe des
    • jeweiligen Projekts
    • vollständige Klärung der Schnittstellen mit anderen Zulieferern
    • z.B. des Lasers, der Motoren, etc.

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3D Kamerasysteme im BinPicking

Effizienzsteigerung durch 3D

3D Punktwolke
3D Punktwolke

Der Automatisierungsprozess kann durch den Einsatz von 3D Kamerasystemen enorm beschleunigt werden. Diese liefern im Vergleich zu 2D Kameras direkt fertige, metrische 3D Bilder. Robotersysteme, die mit 3D Kamerasystemen ausgestattet sind, können die Ausrichtung der Objekte genau erkennen. Dies ist eine Schlüsseltechnologie für effektives Pick and Place. 2D Systeme können die Objekte nur in einer Ebene lokalisieren, weshalb sie für den Griff in die Kiste (Bin Picking) nicht geeignet sind. Hier kommt nun die 3D Punktwolke mit ins Spiel.

3D Punktwolke

3D Kamerasysteme sind meist standardmäßig nicht mit Farbkameras ausgestattet, daher sind in 3D Punktwolken in der Regel keine Farbinformationen enthalten.

Bei manchen Problemstellungen kann die Farbinformation über einen Bereich in der 3D Punktwolke hilfreich sein. Ein Beispiel für ein Projekt, bei dem diese Farbinfos nötig sind, ist das Picken von Teilen aus einer Kiste mit mehreren Lagen. Wir meinen damit Lagen von Teilen, wobei die einzelnen Lagen jeweils durch Zwischenböden aus Holz, Karton, Kunststoff oder anderem getrennt sind.

Die Teile in unserem Beispiel sind ringförmig und die Zwischenböden bestehen nur aus einer Gitterstruktur. Aus Sicht der Kamera, sind mehrere Lagen gleichzeitig zu sehen. Die Komplexität liegt darin, zu erkennen, ob eine Ebene komplett leer gepickt wurde.

Erschwerend wirkt hier, dass die Zwischenböden flexibel sind und Wellen schlagen. Oft ist unklar, ob eine Ebene komplett geleert ist und man den Zwischenboden aus der Kiste nehmen kann.

Sinnhaftigkeit der Farb-Punktwolke

Um die Unterscheidung zwischen dem Gitter und den Teilen zu vereinfachen, können Farbinfos in der Punktwolke helfen. Die Teile selbst sind metallisch grau, während die Böden immer blau sind.  Eine Voraussetzung zur Nutzung von Farbinfos ist die genaue Zuordnung von 3D Punkten zu den Farbwerten.

Koordinatentransformation

Diese Zuordnung ist nur möglich, wenn die Koordinatentransformationen zwischen Farbkamera und 3D Kamerasystem genau bekannt ist. Das bedeutet, dass die Koordinaten jedes Punktes der Farbkamera in das Koordinatensystem des 3D Kamerasystems gewandelt werden muss.

Um diese Transformation zu errechnen gibt es verschiedene Möglichkeiten, deren Vor- und Nachteile unter einigen Gesichtspunkten zu beurteilen sind. Ein wichtiger Aspekt ist die Benutzerfreundlichkeit. Diese ist besonders wichtig, wenn es darum geht, nach dem Tausch von Komponenten die Anlage möglichst schnell und einfach wieder in Betrieb zu setzen. Weitere Punkte können erreichbare Genauigkeit, Aufwand und zusätzlich benötigte Komponenten sein.

Berechnung der Position durch Hand Auge Kalibrierung 

Wenn Roboter Teile greifen sollen, die eine Kamera bereits erkannt hat, benötigt man eine Koordinatentransformation. Die Position der Teile ist nach der Lokalisierung im Kamerabild nur der Kamera selbst bekannt. Daher muss auch bekannt sein, wo sich der Roboter in Bezug auf die Kamera befindet. Diese Information wird mit der sogenannten Hand-Auge-Kalibrierung berechnet. Dabei werden Bilder von einem eingelernten Objekt aufgenommen, das der Roboter ins Blickfeld der Kamera hält. Das Teil wird erkannt und die Position in Bezug auf die Kamera berechnet. Zusätzlich wird noch die aktuelle Position des Roboters gespeichert, an der er stand als das Bild aufgenommen wurde.

Lokalisierung der Position

Zunächst nehmen wir eine Anzahl an Bildern und Daten auf.  Wenn ausreichend Daten vorhanden sind, stellt das System ein Gleichungssystem auf. Die Lösung dieses Gleichungssystems  ist eine Koordinatentransformation zwischen dem Kamera- und dem Roboterkoordinatensystem. Mit Hilfe dieser Umwandlung, kann nun die Position des zu pickenden Teils, das im Kamerabild lokalisiert werden, im Roboterkoordinatensystem angegeben werden. Dieser Ablauf funktioniert unabhängig davon, ob es sich um eine 3D oder 2D Kamera handelt, die die Teile lokalisiert.

Wie entsteht nun ein 3D Farbbild?

Um 3D Daten in Farbe darzustellen, müssen wir die Informationen der Farbsysteme (2D) mit den 3D Daten verknüpfen. Die aus unserer Sicht beste Möglichkeit, Farbinfos aus einer 2D Kamera mit den Informationen einer 3D Kamera zu verknüpfen, ist ebenfalls eine Hand Auge Kalibrierung zu verwenden. Beide Systeme haben das Roboter-Koordinatensystem als gemeinsamen Nenner. Dazu muss die Koordinatentransformation zum Roboter bei beiden bekannt sein.

Die 3D Daten werden erst in das Robotersystem und dann weiter in das 2D Farbkamerakoordinatensystem umgewandelt. Dadurch erhält man die 3D Daten aus dem Blickwinkel der Farbkamera. Die Zuordnung der 3D Punkte zu einer Farbe erfolgt. Anschließend stehen alle Möglichkeiten zur Verwendung dieser Daten offen. In unserem Beispiel eben die Lokalisierung blauer Punkte im 3D Raum, die uns sagen wo die Zwischenlagen und wo die Teile liegen.

Vereinfacht gesagt…

Nun werden sowohl die 2D Daten in Farbe als auch die 3D Daten der anderen Kamera, an das Roboterkoordinatensystem übermittelt. Erst zusammen ergeben sie ein 3D Farbbild.

Ein Vorteil liegt darin, dass das Vision System die Zwischenböden (blau) erkennt. So kann der Roboter besser erkennen, ob noch ein Teil auf dem Zwischenboden liegt. Dadurch weiß dass System, wann es diesen Boden entfernen kann.

Ohne Farbinformationen kann es sein, dass die Zwischenlage nicht als solche erkannt wird, besonders wenn sie nicht komplett flach liegt.

 Zusammenfassend:

  • 2D Systeme können Objekte nur in einer Ebene lokalisieren, daher kommen sie nur in Kombination mit 3D Systemen zum Einsatz, wenn es um Bin Picking geht .
  • 3D Kamerasysteme sind beim Bin Picking, bei denen chaotisch liegende Teile in Schäferkisten o.ä. liegen unverzichtbar.
  • 3D Kamerasysteme sind in der Regel ohne Farbinformationen.
  • Punktwolken in Farbe entstehen durch Koordinatentransformation der 2D Farb- sowie der 3D Daten.
  • Wenn Zwischenböden aus Holz, Kunststoff o.ä. zum Einsatz kommen, sind 3D Punktwolken in Farbe sehr hilfreich.
  • 3D ermöglicht schnellere und präzisere Analysen, wenn keine Farbdaten erforderlich sind.

Wir bieten effiziente, wirtschaftliche Lösungen unter Berücksichtigung aller Gesichtspunkte für Ihre Anwendungen und Bedürfnisse.

Verfasser: Rolf H. / Bearbeiter: Cornelia F. / Manfred S.

Laserschweissanlage

Elektrokonstruktion und Softwareerstellung für eine Laserschweissanlage

In diesem Beitrag geht es um Engineering-Dienstleistungen für ein bekanntes Maschinenbauunternehmen. Unser Aufgabengebiet umfasste die Schaltplanerstellung mit Eplan, SPS-Programmierung mit Siemens Step 7, sowie die Visualisierungsoberfläche mit WinCC flexible. Die darauf folgende Bedienerschulung und Instandhalterschulung runden die Komplettlösung ab. Der Kunde erhält somit eine individuelle Lösung aus einer Hand.

Lösen kapazitativer Engpässe durch unsere qualifizierte Engineering-Abteilung

Schweissen

Für ein renomiertes Maschinenbauunternehmen, soll die elektrische Planung, Projektierung, Softwareerstellung sowie die Inbetriebnahme durch uns erfolgen. Bei dieser Maschine handelt es sich um eine Laserschweißanlage für das automatische Verschweißen von Flap Tubes. Die Werkstücke sind typgebunden und in variablen längen zu handeln. Diese befinden sich jeweils auf Taktzeitgebundenen Kettenbandförderern.

Von diesem Werkstückträgerband werden die Teile anschließend in die Anlage gefördert. Ein Mitarbeiter legt dann die Teile per Hand in einen Werkstückträger ein. Mittels einer Schrittmotorachse sowie Antriebsrollen und gefederter Führungsrollen werden die Bauteile translatorisch durch die Förderpressvorrichtung an einen stehenden Laser herangeführt und zusammengeschoben. Eine Durchlaufschweißstation mit 3 Schrittmotorachsen verschweißt anschließend die Komponenten. Eine Einschubstation mit Schrittmotorachsen befördert die geschweißten Teile in einen Werkstückträger. Mittels Werkstückträgerband werden die Teile aus der Anlage heraus transportiert. Das Bestücken und Entnehmen der Werkstückaufnahmen erfolgt manuell und parallel zur Hauptzeit der Anlage.  

Hochwertige Dienstleistungen zur zuverlässigen Entlastung unserer Kunden

Im Rahmen der Elektrokonstruktion Definierten wir zunächst die Schnittstellen und das NOT-AUS Konzept. Den Schaltplan erstellen wir mit Eplan V5.70. Der Schaltschrank wurde nach EN 60204 geprüft und anschließend mit der Anlage verdrahtet. Für die Softwareerstellung programmierten wir das SPS Programm mit Siemens Step 7 und entwickelten die Visualisierungs-Oberflächen mit WinCC flexible. Nachdem die einzelnen Komponenten umgesetzt waren, nahmen wir die Sondermaschine in Betrieb und prüften den fehlerfreien Lauf aller Funktionen. Abschließend führten wir die Bedienerschulung und Instandhalterschulung durch und übergaben die Maschine an unseren Kunden.

Spezifikation dieser Anlage

Teilegewicht: bis 1,2 kg
Teilegröße: ca. Höhe 44-97 mm, Breite: 7,5-9 mm, Länge 200-750 mm
Taktzeit: ca. 6 Sekunden

Vorteile der Automatisierungslösung

  • Kapazitätsengpässe werden hierbei vermieden
  • Einbringung von Fachwissen, Ideen und Lösungskompetenz
  • Übernahme aller Aufgaben zur Elektrokonstruktion und Softwareerstellung:
    • Qualitätssicherung durch die Durchführung einer FMEA bzw. Risikoanalyse
    • vollständige Klärung der Schnittstellen mit den einzelnen Komponenten
    • Optimale Lösung der elektrotechnischen Aufgabe des jeweiligen Projektes
    • vollständige Klärung der Schnittstellen mit anderen Zulieferern z.B. des Lasers, der Motoren, etc.

Zur Elektrokonstruktion der bs Gruppe.

Buchsen in Querlenker

Automatisierte Montage von Buchsen

Flexibel gestaltete Automation für Automobilzulieferer. Wie ist das möglich? Ganz einfach, durch den Einsatz einer Rundtischanlage. In diesem Beitrag geht es um die Montage von zahlreichen Varianten und Baugruppen. Nicht nur die Montage ist hier entscheidend, sondern auch die Verringerung der jeweiligen Durchlaufzeit. Ein weiterer wesentlicher Punkt ist die Dokumentation und Nachverfolgung durch Hinterlegung der Teilenummer.

Viele kleine Arbeitsschritte erzeugen hohen Zeitbedarf und erhöhen viele Fehlerquellen

Ein Hersteller von Querlenkern benötigt eine flexibel gestaltete Fertigungsmaschine, die viele unterschiedliche Varianten von Baugruppen innerhalb einer Anlage Produzieren kann. Diese Fertigungsprozesse sollen im Idealfall Parallel durchführbar sein, um zudem die Durchlaufzeit pro Baugruppe zu verringern. Außerdem sollen insbesondere kritische Prozesse wie das Einpressen der Buchsen zur Nachverfolgung dokumentiert sein.

Zeitersparnis für Automobilzulieferer
Zeit und Fehlermöglichkeiten

Unsere Lösung für Automobilzulieferer

In unserer Automatisierungslösung werden in der ersten Station die Querlenker eingelegt. Die Buchsen werden über ein Förderband direkt an der Einlegestelle einer Rundtischanlage zur Verfügung gestellt. In der Rundtischanlage, bestehend aus vier Arbeitsstationen, laufen das Einpressen der Buchsen, das Beschriften und Reinigen der Teile gleichzeitig ab. An der vierten Position des Rundtischs werden die fertigen Querlenker entnommen bzw. neue eingelegt. Zur Qualitätsprüfung werden Während des Einpressens der Buchsen der Weg und die Kraft des Pressvorgangs überwacht und in einer Datei mit der dazugehörigen Teilenummer interlegt. Diese Teilenummer wird anschließend auf die Buchsen-Baugruppe geschrieben. Dadurch ist eine lückenlose Dokumentation des Herstellungsprozesses gewährleistet. Indem die Ablauforganisation der einzelnen Bearbeitungspositionen parallel läuft, verringert sich die Durchlaufzeit eines Teiles auf unter 15 Sekunden. Die Fertigung unterschiedlichster Varianten auf derselben Anlage, ist durch die variabel einstellbaren Aufnahmen der Rundtischanlage gegeben.

Vorteile einer Rundtischanlage

  • hohe Flexibilität sowie enorme Zeitersparnis
  • laufende Qualitätskontrolle
  • lückenlose Dokumentation

Lesen Sie mehr zum Thema Handhaben von Teilen auf unserer Webseite oder unseren Blogbeitrag zum Thema Glasscheiben in der Solarpaneelherstellung

Kamerasysteme in Bin Picking Anlagen

Die passende Brille für den Roboter

Wenn der Roboter richtig greifen soll, dann muss er erst mal gut „sehen“. Damit das möglich ist, benötigt er eine Kamera und manchmal sogar zwei. Die richtige Kamerawahl ist wie die Suche nach einer passenden Brille. Es gibt ein breites Spektrum an Kamerasystemen auf dem Markt. Die Betrachtung der Wirtschaftlichkeit sollte vor allem unter dem Fokus des Nutzens bewertet werden. 3D ist nicht besser wie 2D, wenn die Anwendung es nicht erfordert . Die Wahl der richtigen Kamerasysteme ist also ein wichtiger Punkt.

Bei der bsAutomatisierung kommen daher die verschiedensten Kamerasysteme zum Einsatz. In unseren Bin Picking Zellen werden zur Zeit 3D Systeme verwendet. 2D Systeme kommen nur dann zum Einsatz, wenn Farbe benötigt wird.

In diesem und im nächsten Beitrag gehen wir auf die Vorteile der Anwendung eines 3D Kamerasystems in der Automatisierung, speziell im Bin Picking ein. Daneben besprechen wir das Thema Punktwolke und die Anwendung von Farbe .

Roboter können bereits viele aufwendige Aufgaben durchführen. Um ein Teil zu greifen und zu platzieren, werden unterschiedlichste Greifer oder Sauger genutzt. Da Roboter jedoch weder sehen noch denken können, benötigen sie die Infos über Ort und Lage von der Bildverarbeitung. Diese sind für die Steuerung des Arms notwendig. Ohne diese kann der Roboter, die für uns Menschen simple „Pick and Place“ Anwendung nicht durchführen. Doch wie kann der Roboter nun gezielt zugreifen?

Intelligent automatisierte Interaktion

Wir Menschen sind aus gutem Grund mit zwei Augen ausgestattet, denn nur so können wir räumlich sehen und Entfernungen einschätzen. Was für uns ganz natürlich ist, ist für die Aufgabe des Pick and Place mit Robotern und Kamerasystemen eine sehr komplexe Aufgabe. Denken Sie an die Entwicklung von Menschen.

Babys haben noch kein Gefühl dafür, ob etwas nah bei ihm liegt oder weiter entfernt liegt. Auch ob etwas groß oder sehr klein ist. Sie greifen zunächst oft daneben, bis sie das Spielzeug richtig gegriffen haben. Erst durch Probieren und die Übung wird das Einschätzen von Entfernungen und Größen trainiert und optimiert.

Der Roboter muss also wie ein Baby erst lernen, gezielt dorthin zu greifen, wo sich ein Teil befindet.

Für mehr Details siehe Infofeld „Augen-Hand-Koordination“

Kalibrierte 3D Kamerasysteme

Gerade bei 3D Kamerasystemen beschleunigt es den Projektablauf enorm, wenn auf fertig kalibrierte 3D Kamerasysteme zurückgegriffen wird.

Zwei Kamerasysteme, die unter anderem bei unseren Bin Picking-Zellen häufig zum Einsatz kommen sind:

  • Ensenso 3D Kameras von IDS Imaging Development Systems GmbH
  • PhoXi 3D Scanner von Photoneo Inc.

Mehr zu diesem Thema lesen Sie im nächsten Blogbeitrag „3D Kamerasysteme im BinPicking“

Verfasser: Rolf H. / Bearbeiter: Cornelia F. / Manfred S.

Glasscheiben in der Solarpaneelherstellung

Handhaben von Glasscheiben in der Solarpaneelherstellung

Sicheres Handling von nassen Glasscheiben mit unterschiedlicher Stärke. Zum Einsatz kommt eine komplexe Greifer-Konstruktion und Greifer-Fertigung der bs Automatisierung. Einbringen von jeweils 20-40 Glasscheiben in ein Tauchbecken sowie anschließender Weitertransport.

Automatisierungen vereinfachen das Handling zerbrechlicher und unhandlicher Komponenten.

Anforderung an die bsGruppe

In der Solarzellenherstellung müssen verschieden starke Glasscheiben In nasschemischen Prozessen bearbeitet werden. Die jeweils 20-40 Glasscheiben (1400x1100mm) sollen über einen Werkstückträger sicher in das Tauchbecken der Prozessanlage eingebracht und anschließend sicher weitertransportiert werden.

Eine eigens konzepierte vollautomatische Lösung, vereinfacht diese Abläufe. Sie ermöglicht das handeln nasser und trockener Scheiben sowie verschiedener Stärken.

Flexible Steuerung und technisches Feingefühl bewirken große Prozessvorteile

Unsere Lösung

Handling von Glasscheiben

In unserer Belade- und Entladezelle nimmt ein Roboter die Glasscheiben von einem Förderband ab und schiebt sie stehend in einen Träger. Beim Einschieben der Glasscheiben in den Träger, fixieren Vakuumsauger die stehenden Scheiben. Diese sind während des Transports zusätzlich mit mechanischen Klauen gesichert. Jene Klauen werden beim Einbringen der Scheibe in den Träger entsprechend der Position des Roboters automatisch zurückgefahren. Das Zuführband der Scheiben wurde speziell für die Abnahme der Scheiben so konstruiert, dass von unten gegriffen wird. So liegt die Scheibe schon durch ihr Eigengewicht auf dem Greifer auf. Spezielle Abstützleisten verhindern zusätzlich ein Verformen der Scheibe während des Transports.

Vorteile unserer Be- und Entladezelle

  • Speziell auf das Glas abgestimmte Greifer.
  • Problemloses Handeln von nassen und trockenen Scheiben, durch mechanische Fixierung der Scheiben.
  • Handeln unterschiedlicher Stärken der Scheiben mit demselben Greifer.
  • Flexibler Ablageort, da ein Roboter zum Einsatz kommt.
  • leichte Bedienbarkeit
  • Hohe Dynamik durch hohe Geschwindigkeiten und Beschleunigungen.

Handhaben von Teilen.

Greiferkonstruktion

Das Problem der Sonderanlage, ist die Anlage selbst!

Die Sonderanlage

Ein Problem, mit dem jeder Hersteller von Sonderanlagen permanent kämpft, ist die Sonderanlage selbst. Wie der Name schon sagt, ist sie eine Sonderanfertigung. Sie wird für einen bestimmten Zweck gebaut. Deshalb liegen noch keine Erfahrungen für den speziellen Anwendungsfall vor. Daraus ergeben sich lange Planungs- und Inbetriebnahme Zeiten für die Anlagen. Erkenntnisse müssen erst gewonnen werden . Durch lange Erfahrungs- und gute Planungswerte versucht man Unsicherheiten so gut wie möglich auszuschließen und Risiken entsprechend abzuschätzen. Trotzdem kann es zu nicht technischen Problemen führen, die im Voraus nicht erkennbar sind. Sei es durch erstmalig eingesetzte Zukaufkomponenten, welche die Erwartungen nicht erfüllen, oder durch den Prozess selbst. Das Resultat dieser Probleme sind finanzielle Verluste und Verzögerungen.

Risiko Senkung durch Spezialisierung

Aus den oben genannten Gründen versuchen sich Hersteller von Sonderanlagen sich zu spezialisieren. Viele Hersteller spezialisieren sich auf eine, oder mehrere Branchen, da hier in der Regel ähnliche Anforderungen bestehen. Des Weiteren ist auch die Fokussierung auf nur ein Gebiet wie z.B. Montageanlagen oder Schweißanlagen eine oft genutzte Option.

Die bs Gruppe hat sich nicht nur auf das Roboterbasierte Be- und Entladen von Bearbeitungsmaschinen spezialisiert, sondern sich hier auch noch die Königsklasse, den Griff in die Kiste angeeignet. Bei Roboter basierten Lösungen ist das Zusammenspiel verschiedener und sehr komplexer Disziplinen ein sehr entscheidender Punkt. Durch die Entwicklung von standard Roboterzellen, können wir somit die Kosten und Risiken nicht nur minimieren sondern auch besser einschätzen.

Entscheident sind die Behältermaße

Ein Vorteil, den Schüttgut mit seinen ganzen Anforderungen mit sich bringt ist, dass es in der Regel in standardisierten Euronorm-Behältern transportiert, bzw. angeliefert wird. Die Maße der Behälter spielt für uns eine große Rolle. Diese haben bei mittelgroßen Teilen in der Regel die Maße  600 x 800 mm, oder 800 x 1200 mm. Bei Kleinteilen sind es oft sogenannte KLT (Kleinladungsträger). Durch diese Gegebenheiten ist es möglich, standardisierte Zellenkonzepte anzubieten, die auf diese Randbedingungen abgestimmt sind.

Dies hat sich die bs Gruppe zum Nutzen gemacht und hier drei Varianten entwickelt. Um möglichst platzsparend auf alle Anforderungen eingehen zu können, bieten wir die Zellen in den Größen S, M und L an. Die S-Zelle ist die kleinste Variante, die auf KLT abgestimmt ist. Die M-Variante kann je nach Konfiguration zwei Behälter mit den Maßen 600 x 800 mm aufnehmen, beziehungsweise eine Standard Gitterbox mit den Maßen 800 x 1200 mm. Die L-Zelle hingegen ist auf zwei Gitterboxen ausgelegt.

Vorteile einer standardisierten Lösung

Die Standardisierung bringt zum einen den großen Vorteil einer guten Kosten- und Risikoabschätzung, sowie kurzer Inbetriebnahme Zeiten. Im Idealfall müssen nur die Greifer angepasst und die Teile eingelernt werden. Die Voraussetzungen dafür sind, dass die Verhältnisse der Geometrie aufeinander abgestimmt sind und erprobte Software und Kameratechnik zum Einsatz kommt. In der Praxis kommen jedoch oft noch teilespezifische Wende- oder Prüfstationen zum Einsatz. Die Standardzelle der bs Gruppe bietet durch das kompakte Zellendesign noch weitere Vorteile, die mit Vergleichssystemen nicht erreichbar sind.

Sie ist im Gegensatz zu „offenen“ Systemen sehr platzsparend und kann mit einem Stapler versetzt werden. Somit kann sie erst nach komplett erfolgter Inbetriebnahme bei bsAutomatisierung, beim Kunden in kürzester Zeit aufgestellt werden. Durch die Überkopfmontage kann ein vergleichsweise kleiner und somit günstiger Roboter verwendet werden. Außerdem besticht das Konzept mit herausragender Praxistauglichkeit.

Durch das Zweibehältersystem kann der Wechsel der Behälter „hauptzeitparallel“ nicht nur im Stillstand sondern auch im laufenden Betrieb erfolgen. Außerdem stehen dem Roboter immer mehrere Greifmöglichkeiten zur Verfügung. Dadurch werden sehr schnelle Taktzeiten erreicht.

Zusammenfassung

Nachteile der Sonderanlage

  • Fehlende Erfahrung der Sonderanlage, da nicht erprobt.
  • Höhere Kosten durch intensivere Planungs- und Inbetriebnahme Zeiten.
  • Unvorhersehbare Risiken (zB Einsatz neuer Komponenten)

Vorteile unserer Bin Picking Zellen

  • Spezialisierung auf das Be- & Entladen, besonders dem „Griff in die Kiste“
  • Einzigartige Lösung durch unsere speziell entwickelten Standardzellen in den Größen S, M, L
    • Gute Kosten- & Risikoabschätzung
    • kurze Inbetriebnahme Zeiten
    • absolut konkurrenzfähig
    • einzigartig
    • aufgrund der 3 Varianten, sehr platzsparend
    • leicht versetzbar (Stapler)
    • kleinere und somit günstigere Roboterlösung
    • Einzigartiges Konzept durch über Kopf Roboter
    • Behälterwechsel bei laufendem Betrieb möglich

Mehr zu unseren Bin Picking Zellen.