Messplatzhandlanger

Hybridroboter Für den vollautomatischen Betrieb eines optischen Wellenmesssystems werden aufgrund unterschiedlicher Werkstückformen hohe Anforderungen an die Flexibilität des zuführenden Roboters gestellt. Die Lösung war ein MRK-fähiger Hybridroboter.

19. November 2019
Messplatzhandlanger
Mit einem flexiblen Greifer kann der Roboter eine ausgesprochen große Vielfalt an Werkstücken handhaben. (Bild: Yaskawa)

Viele Industrieprodukte müssen besonders hohe Standards erfüllen – und erfordern deshalb eine präzise und reproduzierbare Messung zur Qualitätskontrolle. Gerade für große Durchsätze respektive für Anwendungen mit hoher Prüftiefe haben sich hier verschiedene optische Messverfahren bewährt, da die Messungen meist sehr schnell erfolgen. Ein solches Messsystem bietet die Mahr GmbH mit der Wellenmessmaschine MarShaft Scope 750 plus an. Die Lösung ist speziell für die automatisierte Prüfung rotationssymmetrischer Werkstücke, beispielsweise von Wellen und anderen Drehteilen, im rauen Werkstattbetrieb ausgelegt.

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 oder Ausführung bis zu 0,0001 Millimeter beziehungsweise 0,0001 Grad betragen. Das System ist laut Angaben des Herstellers ausgesprochen flexibel und kann viele verschiedene Geometrien und auch große Werkstücke von bis zu 600 Millimetern Länge und 120 Millimetern Durchmesser vermessen. Neben der Hardware liefert dafür auch die Software MarWin EasyShaft durch ihre Spezialisierung auf die Vermessung rotationssymmetrischer Werkstücke wesentliche Vorteile.

Aufgrund der hohen Durchsätze, die die MarShaft Scope 750 plus erlaubt, ist die Messmaschine für eine Automatisierung, zum Beispiel für die Be- und Entladung durch einen Roboter, prädestiniert. 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. Er erfüllt mit einem flexiblen Greifer die besonderen Anforderungen, die die große Vielfalt an möglichen Werkstücken beim Handling stellt. Die Kommunikation zwischen Roboter und Maschinensteuerung erfolgt über eine Profinet-Schnittstelle, MotoLogix, die die Programmierung des Roboters im IEC61131-Umfeld und damit direkt über die SPS erlaubt.

Konstant hohe Messsicherheit

In der Praxis sind Messmaschine und Roboter direkt neben der Produktionsmaschine respektive der Produktionslinie positioniert, wo die frisch produzierten Werkstücke vollautomatisch geprüft werden. Der Roboter legt die zu prüfenden Teile selbstständig in die Maschine und entnimmt sie nach dem – ebenfalls vollautomatischen – Messvorgang wieder. Die Vorteile gegenüber einer herkömmlichen, manuellen Bestückung sind vielfältig. So läuft der gesamte Qualitätssicherungsprozess bei gleichbleibend hoher Messsicherheit schneller und zuverlässiger ab. Da Bedienerfehler nahezu ausgeschlossen sind, werden eine konstant hohe Messsicherheit und exakt reproduzierbare Mess- ergebnisse gewährleistet. Gleichzeitig ist auch ohne größeren Personaleinsatz ein Rund-um-die-Uhr-Betrieb möglich.

In dieser konkreten Anwendung haben sich Yaskawa und Mahr für den Einsatz eines Motoman HC10 mit Steuerung YRC1000 entschieden, einen hybriden Roboter mit 1,2 Metern Reichweite und zehn Kilogramm Handhabungsgewicht. Er bietet einen besonderen Vorteil: Als MRK-fähiger Hybridroboter erlaubt das Modell einerseits den direkten Kontakt mit dem Bediener im Rahmen einer Mensch-Roboter-Kollaboration (MRK). Wenn dies nicht erforderlich ist, lässt sich der Motoman HC10 aber auch als vollwertiger Industrieroboter einsetzen und kann in voller Geschwindigkeit gefahren werden.

Als kollaborativer Roboter entspricht der Motoman HC10 nicht nur den Vorgaben der Europäischen Maschinenrichtlinie (Richtlinie 2006/42/EG). Seine Steuerung YRC1000 mit FSU- und PFL-Platine erfüllt auch mindestens das Performance Level (PL) »d«, Kategorie 3 nach DIN EN ISO 13849–1 und übertrifft damit die Standardvorgaben. Die jetzt vorliegende Baumusterprüfungsbescheinigung (EC Type-Examination Certificate) durch den TÜV Rheinland als benannte Stelle (Notified Body, NB) 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 vierten Kollaborationsart gemäß der technischen Spezifikation ISO TS15066 eingesetzt werden. Die geforderte Sicherheit im direkten Kontakt mit dem Bediener gewährleistet er durch eine sechsfache Kraft- und Momentenüberwachung, die eine flexible Interaktion zwischen dem Roboter und seiner Umgebung ermöglicht.

Durch sein gelungenes und ausgereiftes Design ist der 2016 erstmals als Prototyp vorgestellte Motoman HC10 ein leistungsstarkes Beispiel für einen MRK-fähigen Roboter. Abge- stimmt auf die Applikation benötigt er keine zusätzlichen Schutzmaßnahmen, wie 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.

Nutzerfreundliche Konstruktion

Über die Sicherheitsaspekte hinaus stand bei der Konzeption des HC10 eine besonders nutzerfreundliche Bedienung im Fokus. Eine Programmierung kann optional über den »Easy Teaching HUB« direkt am Roboter erfolgen. Stoppt der Roboter bei einem spezifisch eingestellten Kontakt, kann die Bewegung direkt am Roboterarm (Manipulator) wieder aktiviert werden.

Der Roboterarm wurde unter Berücksichtigung von ergonomischen sowie kollaborativen Aspekten konstruiert. Scharfe Kanten oder sonstige Störkonturen gibt es nicht, mögliche Quetschstellen wurden konsequent eliminiert.

SPS: Halle 7, Stand 340

Erschienen in Ausgabe: 08/2019
Seite: 36 bis 37