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Robotik Automatisierung einer Wellenmessmaschine

| Autor / Redakteur: Dr. Andreas Kelling, Dirk Drehsen* / Jan Vollmuth

Ein schnell arbeitendes optisches Wellenmesssystem für viele unterschiedliche Werkstückformen nutzt für Handlingaufgaben einen MRK-fähige Hybridroboter.

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Mit einem flexiblen Greifer kann der Roboter eine große Vielfalt an Werkstücken handhaben.
Mit einem flexiblen Greifer kann der Roboter eine große Vielfalt an Werkstücken handhaben.
(Bild: Yaskawa )

Ob Drehteile mit sicherheitsrelevanter Funktion in der Automotive-Branche oder Knochenschrauben in der Medizintechnik: Viele Industrieprodukte müssen besonders hohe Standards erfüllen – und erfordern deshalb eine präzise und reproduzierbare Messung zur Qualitätskontrolle. Gerade für große Durchsätze bzw. für Anwendungen mit hoher Prüftiefe haben sich hier verschiedene optische Messverfahren bewährt, da die Messungen meist sehr schnell erfolgen.

Speziell für rotationssymmetrische Werkstücke

Ein solches Messsystem bietet die Mahr GmbH, die als Spezialist für industrielle Fertigungsmesstechnik ein breites Anwendungsspektrum im Bereich Qualitätsprüfung abdeckt, mit der Wellenmessmaschine Marshaft Scope 750 plus an. Die Lösung ist speziell für die automatisierte Prüfung rotationssymmetrischer Werkstücke, beispielsweise Wellen und anderen Drehteilen, im rauen Werkstattbetrieb ausgelegt.

Der Messplatz Marshaft Scope 750 plus ist speziell für die automatisierte Prüfung rotationssymmetrischer Werkstücke, beispielsweise Wellen und anderen Drehteilen, im rauen Werkstattbetrieb ausgelegt.
Der Messplatz Marshaft Scope 750 plus ist speziell für die automatisierte Prüfung rotationssymmetrischer Werkstücke, beispielsweise Wellen und anderen Drehteilen, im rauen Werkstattbetrieb ausgelegt.
(Bild: Yaskawa )

Das Messsystem tastet die zu prüfenden Werkstücke optisch – und damit berührungslos – ab und analysiert ihre Kontur innerhalb kürzester Zeit. Die Messgenauigkeit kann dabei je nach Aufgabenstellung bzw. Ausführung bis zu 0,0001 mm bzw. 0,0001° betragen. Das System kann viele verschiedene Geometrien und auch große Werkstücke bis 600 mm Länge und 120 mm Durchmesser vermessen. Speziell auf die Vermessung rotationssymmetrischer Werkstücke und damit auf die Hardware abgestimmt wurde zudem die Software Marwin Easy Shaft.

Insbesondere ihre hohen Durchsätze prädestinieren die Messmaschine für eine Automatisierung, zum Beispiel für das Be- und Entladen durch einen Roboter: In der Praxis stehen Messmaschine und Roboter direkt neben der Produktionsmaschine bzw. der Produktionslinie mit den eben produzierten Werkstücken. Der Roboter legt die zu prüfenden Teile selbstständig in die Maschine und entnimmt sie nach dem – ebenfalls vollautomatischen – Messvorgang wieder.

Buchtipp

Das Buch Industrieroboter ist ein Handbuch für KMU mit Tipps und Tricks zum Thema Robotereinsatz. Es werden die wichtigsten Grundlagen der Robotertechnik vermittelt und Methoden erläutert, wie bewertet werden kann, ob sich ein Produkt oder Prozess durch Robotereinsatz automatisieren lässt.

Die Vorteile gegenüber einer herkömmlichen, manuellen Bestückung sind vielfältig: Der gesamte Qualitätssicherungsprozess läuft bei gleichbleibend hoher Messsicherheit schneller und zuverlässiger ab. Da Bedienerfehler nahezu ausgeschlossen sind, sind eine konstant hohe Messsicherheit und exakt reproduzierbare Messergebnisse gewährleistet. Gleichzeitig ist auch ohne größeren Personaleinsatz ein Rund-um-die-Uhr-Betrieb möglich.

Roboter übernimmt Handlingaufgaben

Auf der Hannover-Messe 2019 präsentierten Mahr und Yaskawa dieses vollautomatische optische Wellenmesssystem.
Auf der Hannover-Messe 2019 präsentierten Mahr und Yaskawa dieses vollautomatische optische Wellenmesssystem.
(Bild: Yaskawa )

Ein solches vollautomatisches optisches Wellenmesssystem präsentierten Mahr und Yaskawa auf der Hannover-Messe 2019. Die Bestückung der Messmaschine übernimmt dabei ein Industrieroboter Motoman HC10 von Yaskawa mit der Steuerung YRC1000. Der hybride Roboter besitzt 1,2 m Reichweite und 10 kg Handhabungsgewicht. Er erfüllt mit einem flexiblen Greifer die Anforderungen, die die große Vielfalt an möglichen Werkstücken beim Handling stellt. Die Kommunikation zwischen Roboter und Maschinensteuerung erfolgt über eine Profinet-Schnittstelle Moto Logix, welche die Programmierung des Roboters im IEC61131-Umfeld und damit direkt über die SPS erlaubt.

Der Motoman HC10 ist ein MRK-fähiger Hybridroboter mit 1,2 m Reichweite und 10 kg Handhabungsgewicht.
Der Motoman HC10 ist ein MRK-fähiger Hybridroboter mit 1,2 m Reichweite und 10 kg Handhabungsgewicht.
(Bild: Yaskawa )

Als MRK-fähiger Hybridroboter erlaubt das Modell einerseits den direkten Kontakt mit dem Bediener im Rahmen einer Mensch-Maschine-Kollaboration (MRK). Wenn dies nicht erforderlich ist, lässt sich der Motoman HC10 andererseits aber auch als vollwertiger Industrieroboter einsetzen und kann dann in voller Geschwindigkeit gefahren werden. Abgestimmt auf die Applikation benötigt er keine zusätzlichen Schutzmaßnahmen, wie beispielsweise eine Schutzumhausung, wodurch Platz und Kosten eingespart werden. Die Installation kann äußerst flexibel erfolgen und ist somit an verschiedenen Arbeitsplätzen und in unterschiedlichen Konzepten möglich.

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<h3 class="inf-teaserbox__title">Der Yaskawa Motoman HC10</h3>

<p class="inf-teaserbox__text">Als kollaborativer Roboter entspricht der Motoman HC10 den Vorgaben der Europäischen Maschinenrichtlinie (Richtlinie 2006/42/EG). Seine Steuerung YRC1000 mit FSU- und PFL-Platine erfüllt auch mindestens den Performance Level (PL) „d“ Kategorie 3 nach DIN EN ISO 13849-1. Die jetzt vorliegende Baumusterprüfungsbescheinigung („EC Type-Examination Certificate“) durch den TÜV Rheinland bestätigt die Konformität mit diesen spezifischen Vorgaben. Aus Sicht der deutschen und europäischen Sicherheitsnormen kann der Motoman HC10 als Roboter mit Leistungs- und Kraftbegrenzung in der 4. Kollaborationsart gemäß der technischen Spezifikation ISO TS15066 eingesetzt werden.</p>

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Steigende Nachfrage nach automatisierter Messtechnik

Mahr beobachtet aktuell eine steigende Nachfrage im Bereich automatisierter Messtechnik und sieht daher auch für andere Messmaschinen große Potenziale. Soll dabei ein Roboter zum Einsatz kommen, ist auch die Anbindung anderer Modelle von Yaskawa jederzeit möglich – etwa aktuelle Handlingroboter der Serie Motoman GP mit Traglasten von 7 bis 225 kg. Die optimale Automatisierungslösung richtet sich dabei immer nach der spezifischen Aufgabenstellung.

Das passende Konzept – und damit auch die Wahl des Robotermodells – berücksichtigt zum Beispiel Parameter wie Prüftiefe, Gewicht und Form der Prüflinge sowie Produktionsgeschwindigkeit und Messzeit. Dem Anlagendesign sind dabei keine Grenzen gesetzt. So ist auch denkbar, dass mehrere Messplätze von einem zentralen Roboter versorgt werden.

* Dr. Andreas Kelling, Product Manager Marketing Engineered Solution Systems, Mahr GmbH, Göttingen;

* Dirk Drehsen, Project Manager Rental & Fairs – YASKAWA Europe GmbH Robotics Division, Allershausen

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