KR AGILUS az endoszkópgyártásban: jobb betekintést biztosít

A svájci Widnauban található KARL STORZ vállalatnál 2021 nyara óta automatikusan készülnek az endoszkópos okulárkagylók. A KR AGILUS azóta tehermentesíti a csapatot – és ez felgyorsította a termelést. Egy sváb-svájci sikertörténet.

„Volt egy hegesztőgépünk, ami az évek során elöregedett, és sajnos már nem működött megbízhatóan.” Sarah Mühleck, a svájci Widnauban található KARL STORZ vállalat telephelyvezetője így írja le az automatizálás indítékát. Ez 2020 végén történt. Csapata elhatározta, hogy hatékony, innovatív megoldást talál. Az 1945-ben alapítottKARL STORZ a kiváló minőségű endoszkópokat, orvosi műszereket és eszközöket testesíti meg. Világszerte mintegy 8300 alkalmazott felel a közel 15000 termék fejlesztéséért, gyártásáért, értékesítéséért és szervizeléséért. A vállalat székhelye württembergi Tuttlingenben található, és a gyártás az Egyesült Államokban, Észtországban és Svájcban is folyik. A Bodeni-tó közelében található Widnauban olyan optikai alkatrészek készülnek az endoszkópokhoz, mint az okulárok, amelyek lehetővé teszik a test belsejébe való betekintést, ezért rendkívül tömörnek és tisztíthatónak kell lenniük.

Pick & Place: egy KR AGILUS a widnaui endoszkópgyártás része. A robot beteszi a nyers elemeket és elveszi a kész munkadarabokat © Stefan Hobmaier, TRUMPF

A monoton kézi munkától a lézeres hegesztőberendezésig

Az új hegesztési rendszerhez szükséges konkrét folyamat a rozsdamentes acélhüvelynek a rozsdamentes acélgyűrűben tartott fedőüveghez való csatlakoztatásából állt. Mindkettő az endoszkóp ún. okulárkagylójának a része. Ez lehetővé teszi a sebész számára, hogy az endoszkópos beavatkozások során szabadon belásson az üreges szervekbe vagy a testüregekbe. A kézzel végzett munka nélkülözhetetlen ehhez. Az alkalmazottak az alkatrészeket a gépbe helyezték, és a hegesztési folyamat után eltávolították őket – mindig egy védőhüvelyt és a ráhegesztendő fedőüveget tartalmazó gyűrűt. „Fokozatosan átvesszük alkalmazottainktól az ilyen monoton, ismétlődő, megterhelő feladatokat” - jegyzi meg Sarah Mühleck.

Az üvegburkolat ráhelyezése a hüvelyre finom mozdulatokat igényel, a robot által végzett pick & place munkára ugyanez jellemző. Ez ideális feladat a KR AGILUS számára © Stefan Hobmaier, TRUMPF

Automatizálás, első lépés: a hegesztőrendszer megtalálása

A widnaui csapat célzottan automatizálási megoldást keresett. Ami a tényleges hegesztési folyamatot illeti, az előnyben részesített rendszer már készen volt: A KARL STORZ cég már több hónapja tesztelte a sváb Ditzingenben található TRUMPF cég TruLaser Station 70003D lézeres hegesztőrendszerét, és nagyon elégedett volt vele. Az 1923-ban alapított TRUMPF nemzetközi sikereket ért el lézer- és rendszertechnológiájával, és azóta már automatizált megoldásaival is. Elsősorban a lézervágásra, a lézeres hegesztésre és feliratozásra fókuszál.

A KARL STORZ widnaui csapata gyorsan hozzászokott az új 3D lézeres hegesztőrendszerrel végzett munkához © Stefan Hobmaier, TRUMPF

Második lépés: a szomszéd ajánlása

15000 ember dolgozik a TRUMPF vállalatnál, és a KARL STORZ-cal való időtálló együttműködés közel 30 évre nyúlik vissza. Amikor a TruLaser Station 7000 automatizálása szóba került, a TRUMPF csapata tudott egy integrátort ajánlani – praktikusan ugyancsak a közelből. A gosheimi wbt automation vállalat jelenleg 18 munkatársat foglalkoztat. A wbt ügyvezető igazgatóját, Joachim Burkertet gyorsan lenyűgözte az az elképzelés, hogy részben automatizálják az okulárkagylók gyártását. „A wbt név németül az ’elemeket mozgatunk’ (’Wir bewegen Teile’) rövidítése, így szívesen vettünk részt a projektben” - mondja visszatekintve. „Akkor is, ha a követelmények szigorúak voltak.”

Joachim Burkert, a wbt automation ügyvezetője. Vállalata a KUKA robotjait részesíti előnyben © wbt

Harmadik lépés: a lézeres hegesztőberendezés műszaki részleteinek tisztázása

Joachim Burkert pontosít: „Nagyon nagy számú munkadarabot kellett elhelyeznünk igen szűk helyen, egy kompakt cellában található kisméretű robottal, majd azokat pontosan be kellett igazítani és le kellett helyezni a hegesztőkészülékbe. Ezenkívül egyeztetnünk kellett egymással, hogy pontosan hogyan szállítja a robot az alkatrészeket, mivel minden mozdulattal két munkadarabot akartunk megragadni és összeilleszteni.” A wbt automation az automatizálási projektek 98 százalékában a KUKA robotjaira támaszkodik – mondja Burkert. „Az ilyenkor szükséges pontossághoz egy precízen méretezett robotra volt szükség, nem pedig sorozatgyártású termékre. Egy KR AGILUS KR10 R1100 típusú robotot választottunk, amelyet még egyszer elküldtek a KUKA kiképzőtáborába, mielőtt hozzánk került.” Többek között lézeres érzékelőit is tudja használni az alkatrészek helyzetének ellenőrzésére és a négyszeres megfogó mellett egy kis vákuumos harmonikát is használhat az egyes üvegfedelek pontos pozicionálásához.

Összeszokott csapat: a KR AGILUS mint mozgató robot és a TRUMPF TruLaser Station 7000 3D lézeres hegesztéshez © Stefan Hobmaier, TRUMPF

Negyedik lépés: egy ígéretes házasság

A robotcella a TruLaser Station 7000-hez csatlakozik, de rugalmasan eltávolítható és karbantartható. A munkadarab tároló négy fiókot tartalmaz, amelyek akár 960 munkadarab befogadására is alkalmasak. A KR AGILUS innen veszi el az alkatrészeket a lézeres hegesztőberendezésbe történő szállításkor – hegesztési eljárásonként két hüvelyt, és a pontosan a tetejükre helyezett fedőüvegeket. A készre hegesztett okulárkagylókat szintén visszahelyezi a munkadarab-tárolóba. Joachim Burkert azt meséli, hogy a KUKA-robot rendelkezik a legjobb műszaki követelményekkel: „A már bevált KUKA vezérlést párosítottuk a vállalatunk komponenseivel szerelt ismert kezelőpanellel. A robotot egy speciálisan ehhez kifejlesztett cellára, az MRC flextray cellára szerelték. A Profibus segítségével biztonságos kapcsolatot hoztunk létre a Siemens-vezérléssel , amely lehetővé teszi számunkra a TRUMPF-rendszerrel való zökkenőmentes kommunikációt.”

Pick & place a wbt automation által tervezett speciális megfogóval. Vákuumos harmonikával biztosítja a nyers alkatrészek pozicionálását © wbt

Ötödik lépés: a szkeptikusok meggyőzése

Wolfgang Karl, aki negyven éve dolgozik KARL STORZ vállalatnál és a cég lézeres specialistája, elismeri, hogy kezdetben szkeptikus volt. „Természetesen voltak kérdéseim a fejlesztéssel kapcsolatban. Hogyan fogja meg a robot az alkatrészeket, mennyire biztonságos ez? Mi történik, ha a megfogó egy hiba miatt csak az egyik alkatrészt helyezi be, de kettőt kell kívülre szállítania? És hogy sikerül megoldani 100 százalékos biztonsággal, hogy ne legyenek problémák?” Erre válaszul a wbt automation „előre elkészített egy teljes szimulációt, amelyet a KUKA.Sim szimulációs szoftverrel futtattunk le”, ahogy Joachim Burkert leírja a helyzetet. A digitális iker segítségével az integrátor „még a hardver megérkezése előtt meg tudta mutatni a teljes terméket”, mondja Burkert. „Ez eloszlatta a kétségeimet” - hangsúlyozza Wolfgang Karl.

Wolfgang Karl a KARL STORZ vállalatnál a lézeres folyamatok szakértője © Stefan Hobmaier, TRUMPF

Hatodik lépés: magas minőséget biztosítani és helytállni a mindennapokban

Az automatizált gyártás a megfelelő lézer alkalmazásával kezdődött – ebben az esetben a 500 wattos szálalapú TruFiber 500 modell volt. Végül már csak a munkatársakat kellett meggyőzni, akiknek már nem kellett feltölteni és lerakodni a hegesztőgépet, hanem akik ehelyett a fiókok feltöltését, a robot kezelését és a minőségellenőrzést végzik. Sarah Mühleck meséli: „Senkinek sem mondtunk fel, sőt az automatizálással még a nyugdíjazást is kompenzálni tudtuk. De néhány alkalmazott kételkedett abban, hogy meg tudnának birkózni az új technológiával.” A wbt vállalat képezte ki KARL STORZ alkalmazottait mind a tuttlingeni, mind a widnaui telephelyen, és ez feloldotta bennük a bizonytalanságot.

Rugalmas berendezés a 3D lézeres hegesztéshez: a robot bármikor gyorsan leválasztható a lézeres rendszerről © Stefan Hobmaier, TRUMPF

„A hegesztési varratok nagyon, nagyon jók”

Sarah Mühleck mérleget von kicsivel több mint fél év után: „Minden alkalmazott tudja kezelni a robotot és ez az állomás különösen népszerű a rotációs rendszerünkben.” Hat hónappal az összes résztvevő első találkozója után a TruLaser Station 7000 és a KR AGILUS robotcellája megkezdte a működést Widnauban. Mérhető sikerrel: A be- és kirakodáshoz, amely átlagosan tíz másodpercet vesz igénybe a kézi munkavégzéssel, a robotnak csupán két másodpercre van szüksége. De Sarah Mühleck szerint a legfontosabb dolog: „A minőség rendben van. A hegesztések nagyon-nagyon jók. És a rendszer megbízható, semmi sem esik ki.”

Sarah Mühleck a minőségellenőrzésnél: Az okulárkagyló csak akkor használható, ha a fedőüveg és a hüvely tökéletesen van összehegesztve © Stefan Hobmaier, TRUMPF

Tanulság: automatizálás világítótorony tényezővel

Dr. Axel Freyt, a TRUMPF termékmenedzserét is lenyűgözte ez az automatizálási projekt. „Az alkatrészek behelyezése és eltávolítása a lézeres hegesztőrendszerbe a folyamat maximális megbízhatóságával – ez olyasvalami, amire egy alkalmazott ugyan képes lehet, de először is nem ezzel a sebességgel, másodszor pedig nem 100 százalékos állandósággal. De a folyamatnak a nap 24 órájában állandónak kell lennie, és a minőségnek kiemelkedőnek kell maradnia.” A widnaui TruLaser Station 7000 esetén ez sikerülhet. Mi több: „A projekt nagyon pozitív visszajelzést kapott az amerikai orvostechnikai szakemberektől, akiknek bemutattam. Ez az automatizálási megoldás sok szempontból egy világítótorony-szerű projekt.”

pick – place – hegesztés! A lézeres hegesztőberendezés a legjobb minőséget biztosítja az endoszkópos vizsgálatokhoz © Stefan Hobmaier, TRUMPF

Minden munkatárs tudja kezelni a KUKA robotot és ez az állomás különösen népszerű a rotációs rendszerünkben.

Sarah Mühleck, a KARL STORZ Widnau telephelyvezetője

Nyitottan az új kihívásokra

Joachim Burkert számára az a tény, hogy a lézeres hegesztőrendszer és a robot bármikor gyorsan szétválasztható, különösen ígéretessé teszi a megoldást a jövőre nézve. „Ha KARL STORZ öt év múlva más feladatot adna a robotnak, az alkalmazottak kevesebb, mint egy perc alatt leválaszthatják a cellát és rábízhatják az új feladatot a KR AGILUS-ra. Vagy akár két különböző lézert is hozzárendelhető a KR AGILUS-hoz: Napközben az egyes lézeren dolgozik, éjjel a kettes lézeren.” A KARL STORZ widnaui telephelyén azonban jelenleg senki sem akar változtatni semmin. Mindenki elégedett azzal, ahogy az emberek, a gépek és a KUKA-robot végzik a feladatukat. „Ez egy igazán jó együttműködés volt” - mondja Sarah Mühleck, a telephely vezetője. Ettől igazán kedvet kap az ember, hogy újból valami ilyesmibe fogjon.”