Tagelang nonstop gravieren

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In einer Automationszelle von Martin Mechanic übernimmt ein Fanuc-Roboter das Handling der Bauteilen, die mittels Laser graviert werden.

Auf gerade mal 6 m² arbeitet die Automationszelle zum Tiefengravieren von Ventilen völlig autark, bis zu zehn Tage am Stück, und kann sogar auf die doppelte Laufzeit erweitert werden. Die MLB27337 getaufte Zelle kommt auch in vernetzten Produktionsumgebungen zurecht. Insgesamt 124 unterschiedliche Varianten an möglichen Arbeitsvorgängen sind dabei möglich – unter anderem das Beschriften von Zubehörteile für ABS-Steuergeräte. Im genannten Beispiel wird jedes Bauteil von einem Beschriftungslaser vom Typ Trumpf Tru Mark mit einer individuellen Seriennummer versehen. Die Daten dafür zieht sich die Automationszelle direkt aus dem firmeneigenen Netz.

Automationszelle von Martin Mechanic: Auf 6 m² werden Bauteile, wie etwa Ventile, völlig autark mittels Laser beschriftet. Foto: Martin Mechanic

Speichertürme versorgen Roboter

Ein Roboter vom Typ M10iA von Fanuc bedient sich aus zwei elektrisch angetriebenen Speichertürmen, in denen insgesamt 20 Werkstückträger mit jeweils 100 Bauteilen übereinandergestapelt werden. Das entspricht einer Speicherkapazität von insgesamt 2.000 Teilen, die mit dem Laser autark beschriftet werden. Martin Mechanic hat das Anlagenlayout außerdem so konzipiert, dass nachträglich zwei weitere Speichertürme in die Anlage integriert werden können.

Zum Bestücken der beiden Speichertürme legt der Werker vorab 100 Bauteile auf jeden der 20 Werkstückträger, die er wiederum auf ein Zutrageband stellt. Dabei spielt es keine Rolle, mit welcher Bauteilvariante der Werkstückträger beladen wird – allerdings sollte das jeweils sortenrein erfolgen. Für die Anlage vorgesehen sind Bauteile mit einem Durchmesser zwischen 8 und 40 mm und einem maximalen Teilegewicht von bis zu 600 g. Alles kein Problem für den Fanuc M10iA: Der Industrieroboter hat eine Tragkraft von bis zu 10 kg, bei einer Reichweite von 1.422 mm.

Seriennummer automatisiert zugeteilt

Vorab scannt der Werker jeden Werkstückträger mit einem Handscanner ab, damit die Bauteilvarianten später richtig erkannt werden. Die Durchnummerierung und die Vergabe der jeweiligen Seriennummer der Bauteile erfolgt automatisch. Hat der Roboter das passende Bauteil in den Beschriftungslaser eingelegt, wird die Seriennummer gesperrt. Dies wird daraufhin postwendend an das Firmennetz zurückgemeldet. So ist garantiert, dass die Nummer kein zweites Mal verwendet wird.

Über ein Bedienpanel kann der Werker die Prioritäten festlegen. Je nachdem in welcher Reihenfolge die Aufträge abgearbeitet werden, bedient sich der Roboter aus dem entsprechenden Werkstückträger, den der Speicherturm über ein Achssystem zur Verfügung stellt.

Beschriften ohne Sicherheitsbedenken

Mit seinem zentrischen Drei-Finger-Greifer legt der Fanuc-Roboter die einzelnen Bauteile nacheinander in eine elektrisch angetriebene, drehbare Materialaufnahme. Vor dem Lasereinsatz schließt sich die Zellentür automatisch und der Beschriftungsvorgang startet. Aus Sicherheitsgründen wurden Stahltüren verbaut, die sich automatisch öffnen und schließen. Den Beschriftungsvorgang kann man während dem Lasern in Echtzeit über einen Monitor mitverfolgen. Hierfür wurde in die Automationszelle extra eine Kamera integriert.

Der Laserkopf sitzt auf einer Servoachse, die synchron zur sich drehenden Aufnahme läuft. So wird sichergestellt, dass die Distanz zwischen dem Schriftbild des gerundeten Bauteils und dem Laser immer gleichbleibt. Ebenso wird dadurch garantiert, dass das Schriftbild klar und deutlich angebracht wird. Das Schriftbild umfasst das Firmenlogo, das CE-Zeichen, den Bauteiltyp, seine Maße, die Seriennummer, den QR-Code, die Auftrags-, Material- und Chargennummer sowie die Artikelbezeichnung. Der gesamte Zyklus dauert dabei bis zu sieben Minuten.

Scanner prüft Qualität der Bauteile

Sobald der Beschriftungsvorgang abgeschlossen ist, liest ein in der Laserzelle verbauter Scanner den QR-Code zur Kontrolle gegen. Teile, die in Ordnung sind, werden vom Roboter in den Werkstückträger zurückgelegt und vom Werker bei der Entladestation abgeholt. Teile, die nicht vollständig beschriftet wurden, werden auf ein spezielles Austrageband gelegt. Über eine separate Rutsche können die Bauteile auch während des laufenden Anlagebetriebs zur Kontrolle aus der Anlage entnommen werden.

Anhand der Auftragsnummer zieht sich die Steuerung alle Informationen zum Bauteil aus dem firmeneigenen Netz. Alle Informationen zu den Bauteilen werden global verwaltet, sodass die Datensätze nur einmal korrigiert werden müssen, sollte sich daran etwas ändern. Mit der zentralen Verwaltung ist praktisch ausgeschlossen, dass an unterschiedlichen Produktionsstätten verschiedene Datenstände im Umlauf sind.

Eine der größeren Herausforderung bei der Planung der Automationszelle war die begrenzte Stellfläche beim Kunden und damit das Raummaß der Anlage. Darum wurde eine sehr kompakte Anlage konzipiert, die angesichts der platzsparenden Bauart dennoch die Möglichkeit hat, mit zwei weiteren Speichertürmen auf der Rückseite nachgerüstet zu werden. Die Anlage könnte so insgesamt 20 Tage autark laufen. Einen Störfall meldet die Mastersteuerung im Übrigen automatisch per SMS an das Smartphone des Werkers, sodass Stillstandszeiten von vorneherein minimal gehalten werden können.

db

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