Künstliche Intelligenz ersetzt zeitintensives Teachen

Es ist beeindruckend, wie der große Stäubli TS2-100 SCARA im Hans Weber Entladesystem compact HS-4-1000 zu Werke geht: Vom Transportband der Schleifanlage erreichen neue Teile mit nicht im System hinterlegter Geometrie die Zelle und statt des zu erwartenden Anlagenstillstands geschieht etwas völlig Überraschendes. Der Roboter greift das nicht eingelernte Teil und legt es auf einer Europalette ab. Einfach so – ganz ohne menschlichen Eingriff, ganz ohne vorheriges Teachen. 

In kaum einer Applikation wird der Nutzen künstlich intelligenter Systeme deutlicher als hier bei der tatsächlich vollautomatischen Entladung einer Entgratmaschine. Dabei sieht man dem KI-Entladesystem auf den ersten Blick nicht an, was in ihm steckt: ein hochperformanter Stäubli TS2-100 SCARA mit 1.000 Millimeter Reichweite und automatischem Werkzeugwechsler, ein optisches High-End-Erkennungssystem mit KI-Software und eine robuste Fördertechnik – fertig ist das kompakte Meisterstück.

Intelligent Automatisieren ohne Robotik-Vorkenntnisse

Dominik Lindner, Leiter des Geschäftsbereichs Robotik und Automatisierung bei Hans Weber, bringt die Vorteile dieser zukunftsweisenden Entladezelle auf den Punkt: „Mit der compact HS-4-1000 können auch Anwender ohne jedwede Robotikerfahrung die Vorteile der Automatisierung ihrer Werkzeugmaschinen nutzen. Der Schlüssel liegt in unserem teachfreien Prozess, der ohne zeitaufwändige Programmierung auskommt. Das System ist ursprünglich für die Automation unserer Schleifmaschinen konzipiert, lässt sich aber problemlos an beliebige Maschinen adaptieren.“

Die Funktionsweise ist dabei immer die gleiche: Hochpräzise Kamerasysteme samt KI-gestützter Software erfassen und lokalisieren jedes Werkstück im laufenden Betrieb bei einer kontinuierlichen Bandgeschwindigkeit von bis zu 10 m/min. Die Systeme ermitteln in Abhängigkeit vom Teileschwerpunkt den optimalen Greifpunkt für jedes Werkstück, übermitteln die Daten an die Robotersteuerung und speichern jede neue Teilevariante in der übergeordneten SPS ab. Diese Methode ermöglicht eine nahtlose Integration in den Produktionsprozess und macht manuelle Eingriffe überflüssig, wodurch ein effizienter und prozesssicherer Betrieb der Produktionslinie gewährleistet ist.

Die perfekte Wahl: der Stäubli TS2-100

Die Wahl eines geeigneten Roboters für diese innovative Zelle gestaltete sich nicht einfach. Warum, erklärt Dominik Lindner: „Um den Entladeprozess auf einer Europalette mit den Maßen 1.200 x 800 Millimeter abbilden zu können, benötigten wir einen SCARA mit mindestens 1.000 Millimeter Reichweite und großem Hub in der Z-Achse. Zudem sollte der Roboter hochdynamisch, präzise und zuverlässig sein und über einen integrierten Werkzeugwechsler verfügen. Unter diesen Aspekten war der Stäubli TS2-100 nicht nur die perfekte, sondern nahezu die einzige Wahl.“

Der integrierte Werkzeugwechsler erlaubt es dem Roboter, sich den passenden Greifer selbst am in die Zelle integrierten Bahnhof abzuholen, was die Handhabung unterschiedlichster Werkstückgeometrien erlaubt. Insgesamt vier Greifwerkzeuge stehen hier zur Verfügung. Dabei können mechanische, magnetische und Vakuum-Greifer in allen möglichen Ausführungen zum Einsatz kommen. Weiterer großer Vorteil dieses Roboters für KI-Applikationen: die Offenheit der Stäubli CS9 Steuerung, die den Programmierern bei Weber alle Möglichkeiten bietet und über die sich auch alle gängigen Bildverarbeitungssysteme einfach anbinden lassen.

Kompakte Roboterzelle auch für mobile Einsätze

Das komplette Entladesystem compact HS-4-1000 wiegt nur rund 2,5 Tonnen und lässt sich damit einfach mit einem Gabelstapler bewegen, ist also in Grenzen mobil. Das bietet den Anwendern die Möglichkeit, die Zelle je nach Bedarf an unterschiedliche Bearbeitungsmaschinen anzudocken. Die HS-4-1000 kann plane Werkstücke in einer Dimension von 20 x 20 bis 750 x 750 Millimeter handhaben und eignet sich gleichermaßen für Metall-, Holz- und Kunststoffteile. Die maximale Taktzeit liegt bei rund 25 Teilen pro Minute.

Um die Autonomie der Entladezelle zu erhöhen, bietet Weber zahlreiche Möglichkeiten wie beispielsweise die Integration eines Palettenbahnhofs an: „Durch eine integrierte, angetriebene Rollenbahn lässt sich die Handlingzelle einfach mit einem Palettenbahnhof kombinieren. Damit steht einer komplett mannlosen Fertigung nichts mehr im Wege. Durch die Be- und Entladung mit fahrerlosen Transportsystemen lässt sich zudem ein hoher Automatisierungsgrad der Unternehmenslogistik erreichen“, so Dominik Lindner.

KI-Roboterzelle auch für die Beladeseite

Die positive Reaktion seitens der Anwender auf die innovative Entladezelle hat Weber dazu bewogen, sein Programm für die Maschinenautomatisierung zu erweitern. So kam es zur Entwicklung einer Entladezelle in Large-Ausführung, bei der ein leistungsstarker Stäubli TX2-160L Sechsachser mit einer maximalen Traglast von 25 kg Werkstücke mit einer Größe von bis zu 1.200 x 1.200 Millimeter handhaben kann.

Mit seiner jüngsten Entwicklung geht Weber jetzt noch einen Schritt weiter, wie Dominik Lindner erläutert: „Wir können den Entladeprozess vollautomatisiert darstellen, was lag da näher, als sich um die Beladeseite zu kümmern. Das Know-how für eine KI-gestützte, teachfreie Teilehandhabung hatten wir ohnehin im Haus, somit ist es uns in kurzer Zeit gelungen, eine ebenfalls mit einem Stäubli Roboter ausgestattet Beladezelle zu entwickeln, die die gleichen Vorteile wie die Entladezelle bietet. Damit können wir eine ganzheitliche Lösung für die Maschinenautomatisierung bieten, die mit höchster Wirtschaftlichkeit und Autonomie punktet.“