Der Systemintegrator Umbra Control entschied sich für den Kenos® KCS-Greifer von Piab. Dabei handelt es sich um eine Sonderausführung mit vier Saugnäpfen, um die End-of-Line-Bestückungsvorgänge von Meccanotecnica Umbra für die Herstellung von Dichtungen in der Automobilindustrie präzise und effizient zu handhaben.
Umbra Control hat seinem Kunden Meccanotecnica Umbra SpA ein Kenos® KCS-Greifsystem mit einem kollaborativen Roboter bereitgestellt und an einer Produktionslinie installiert. Vor der Automatisierung des Prozesses wurde diese Arbeit manuell vom Bedienpersonal ausgeführt. Heute wird dieser Prozess mit dem UR10-Cobot von Universal Robots ausgeführt, der mit Hilfe eines Piab-Greifers Tiefziehformen und Trays mit Dichtungsringen handhabt. Die Tiefziehform mit den Dichtungsringen in den jeweiligen Vertiefungen gelangt über ein Förderband ans Ende der Produktlinie und wird von Fotozellen erkannt.
Der Cobot ist so positioniert, dass die Kamera die Form vollständig erfasst und alle Komponenten in den Vertiefungen prüfen kann. In dieser Phase werden die unverwechselbaren Codes der Dichtungsringe von einem von Umbra Control in den UR10 integrierten Videoanalyse-System gelesen. Die Informationen werden dem Bediener des Cobots zur Kontrolle auf dem Touchscreen angezeigt. Der Touchscreen bildet zusammen mit dem neuen Offline-Sprachsteuerungssystem die Steuerungsschnittstelle des gesamten Systems.
Der Cobot nimmt die Tiefziehform mit den zuvor kontrollierten Dichtungsringen und legt sie in den zu befüllenden Behälter. Anschließend nimmt er das darunter liegende leere Tray und setzt es am Startpunkt des Förderbands ab. Schließlich nimmt der Cobot am Anfang der Produktionslinie eine leere Form aus den Regalen und setzt sie in das Tray am Startpunkt des Förderbands.
Der Cobot wiederholt diesen Zyklus, bis eine Schachtel, bestehend aus 12 Tiefziehformen, mit jeweils 36 Dichtungsringen befüllt wurde. Anschließend fügt er eine Zwischenlage ein und vervollständigt damit die Schachtel vor dem Verschließen. Der Prozess umfasst eine Zykluszeit von rund 100 Sekunden für die Bestückung einer einzelnen Tiefziehform, insgesamt also 15 - 20 Minuten pro Schachtel. Wichtig ist bei diesem Prozessschritt weniger die Geschwindigkeit, sondern vielmehr die Genauigkeit, da Meccanotecnica Umbra eine Null-Fehler-Toleranz anstrebt.
„Das Hauptproblem bestand darin, eine zuverlässige Greiflösung für zwei unterschiedliche Oberflächen zu finden: die Tiefziehform mit den Dichtungsringen und das Tray, auf dem sich das Teil befindet.“, erläutert Giorgio Passeri, zuständig für Softwareforschung und Entwicklung bei Umbra Control und Leiter des Projektes. „Die Geometrie der Tiefziehform weist keine hohe Biegefestigkeit auf. Dies war bei der Wahl des Greifers von entscheidender Bedeutung. Zunächst wurden handelsübliche Endeffektoren mit Saugnäpfen und Systeme, die die Finger einer Hand simulierten in Betracht gezogen. Dieser Ansatz wurde aber verworfen, weil sich die Tiefziehformen in den äußeren Bereichen verzogen haben. Daher war es notwendig, einen maßgeschneiderten Greifer zu entwickeln, was wir zusammen mit Piab realisiert haben.
Man entschied sich schließlich für das Kenos® KCS-System, durch dessen Konfiguration ein Abstand zwischen den Saugnäpfen bei handelsüblichen Endeffektoren erzielt wurde. Dadurch konnten die Tiefziehformen am äußersten Rand angehoben werden, ohne dass es zu einer Verformung des Materials kam. Anfangs haben wir mit fünf Saugnäpfen gearbeitet. Bei den Tests stellte sich aber heraus, dass nicht alle fünf Saugnäpfe effizient greifen konnten, was zu einer Verbiegung des Thermoplasts führte. Aus diesem Grund haben wir den Saugnapf in der Mitte entfernt.
Die Vakuumkanäle, die die Saugnäpfe an den vier Ecken des Endeffektors evakuieren, waren länger als der Kanal, der den zentralen Saugnapf evakuiert. Dieser Längenunterschied bewirkte, dass der Greifeffekt in der Mitte früher als am Rand einsetzte. Dies führte zu einer Verformung des thermogeformten Materials, wodurch die Greifwirkung der äußeren Saugnäpfe beeinträchtigt wurde. Der Einsatz von nur vier Saugnäpfen löste all diese Probleme. Auch für das Tray erwies sich dies als optimale Lösung, da es eine gleichmäßige Oberfläche und eine höhere Biegefestigkeit als das Material der Tiefziehform hat.“, ergänzt Giorgio Passeri.
„Die korrekte Funktion des Greifers wird durch den COAX®-Vakuumerzeuger von Piab gewährleistet, der in den Kenos® KCS-Greifer integriert ist. Ein wesentliches Merkmal der Pumpe ist die Abblasfunktion, mit der eine Freigabe der Tiefziehform sowie der Zwischenlage erleichtert wird. Ohne diese Funktion wäre es nicht möglich, die Saugnäpfe beim Abschalten der Vakuumversorgung zu lösen. Die von uns gewählte Piab-Lösung ist aus wirtschaftlicher Sicht zweifellos sehr wettbewerbsfähig. Vor allem, wenn man den Beratungsservice berücksichtigt, den uns die Techniker der italienischen Niederlassung zusammen mit Mateg, dem autorisierten Händler von Piab angeboten haben. Dies hat uns die Entscheidung deutlich erleichtert.“, schließt Giorgio Passeri.
Die Kenos®-Vakuumgreifer von Piab wurden entwickelt, um die Handhabungsprozesse in einer Vielzahl von industriellen Anwendungen zu vereinfachen. Die Kenos® KCS-Greifer wurden speziell für Cobots entwickelt. Es handelt sich um ein Plug-and-Play-System, bestehend aus einem kompakten, modularen Vakuumerzeuger sowie einem Greifer, der in der Standardausführung über einen technischen Schaum verfügt und sich entsprechend an die unterschiedlichsten Oberflächen anpassen kann. Piab kann zudem kundenspezifische Sonderanfertigungen entwickeln, wie dies auch bei Umbra Control erforderlich war.
Die COAX®-Vakuumerzeugungstechnologie von Piab reduziert den Energieverbrauch und ermöglicht gleichzeitig einen sicheren und schnellen Grip aufgrund der anfänglich hohen Durchflussrate. Die Pumpeneinheit kann auch bei niedrigem oder schwankendem Speisedruck eine hohe Leistung erbringen.
