Volgend niveau: Automatisering bij werktuigmachines door mobiele robots

Van prijsverhogingen tot tekort aan geschoolde arbeidskrachten – industriële ondernemingen staan steeds meer onder druk. In een pilootproject hebben KUKA en HELLER, een producent van CNC-werktuigmachines, een intelligente toepassing voor deze uitdagingen ontwikkeld: een mobiele robot laadt en ontlaadt machines geautomatiseerd met werktuigen en ontlast de medewerkers.

Automatisering bij machinelading staat nog in zijn kinderschoenen

Lage aantallen, hoge complexiteit – en alles natuurlijk zo snel mogelijk. De individuele wensen van de klanten stellen industriële bedrijven voor uitdagingen. Daarbij komt nog het gebrek aan vakmensen en de stijgende prijzen voor grondstoffen en diensten. Dit kan door automatisering worden opgelost. Zo is de automatisering bij palletiseer-, handling- of montagetaken en voor de bewerking van werkstukken al ver gevorderd. Het flexibel en geautomatiseerd laden en ontladen van machines met werktuigen staat echter nog in zijn kinderschoenen. Samen met KUKA heeft de wereldwijd actieve ondernemingsgroep HELLER een pilootproject gestart en gerealiseerd dat deze kloof kan dichten.

Gecombineerde robotica-knowhow voor meer automatisering

"Er is veel potentieel op dit gebied. Het is niet alleen belangrijk om vóór de machine te automatiseren, maar ook erachter", zegt Robert Eber, verantwoordelijk voor pallet- en robotautomatisering bij HELLER. Op vijf productielocaties wereldwijd produceert de ondernemingsgroep de modernste CNC-werktuigmachines en productiesystemen voor de verspanende bewerking. Talrijke ondernemingen uit de algemene machinebouw, de energietechniek, de vloeistoftechniek, de luchtvaartindustrie, de auto-industrie en hun toeleveranciers, alsook uit vele andere sectoren behoren tot de klanten van de in 1894 in Nürtingen opgerichte onderneming. Al bij eerdere taken gebruikte HELLER op robotgebaseerde oplossingen van KUKA. Tijdens het pilootproject werkten beide bedrijven echter voor het eerst als partners samen om een marktrijpe toepassing op het vlak van machinebelading met robots te ontwikkelen.

HELLER kiest voor een klantspecifieke oplossing en dus voor automatiseringstechniek.

Uiterst flexibel: machinelading door mobiele robots

De samenwerking begon met als doel om uit te zoeken welke handdmatige processen kunnen worden geautomatiseerd en waar de grenzen liggen. "We hebben HELLER gecontacteerd en gevraagd of ze behoefte hebben aan mobiele robotica en dat werd direct met een ja beantwoord. Daaruit werden dan de eerste ideeën, concepten en tot slot ons pilootproject ontwikkeld", aldus Steffen Günther, Global Business Development Manager bij KUKA. In het voorjaar van 2021 startten de twee bedrijven met het project, een goed jaar en een aantal uitdagingen later werden de passende processen uiteindelijk gevonden.

Mobiele robot voor meer productiviteit

En die ziet er als volgt uit: op basis van informatie uit de productieopdracht die door de medewerkers ter beschikking wordt gesteld, bepaalt een externe sturing van de firma CERTA welke werktuigen de machine nodig heeft. Die vraagt de KMR CYBERTECH om de betreffende werktuigen uit het magazijn te halen. Het mobiele platform, aangedreven door omnidirectionele technologie, met daarop een KR CYBERTECH geïnstalleerd gaat op weg en zorgt voor de belading van de machine. "De KMR CYBERTECH was hiervoor het ideale product, omdat we bij de werktuigopname een maximaal gewicht van 20 kilogram hebben", aldus Steffen Günther. De robotarm grijpt de betreffende werktuigen en plaatst deze op de daarvoor passende opspanningen op het platform. Van daaruit gaat het verder.

Door de geautomatiseerde oplossing moeten de medewerkers niet meer naar de machine gaan om de werktuigen plaatsen. Zo kunnen we het zwaartepunt van het handmatig werk verschuiven.

Robert Eber, groepsleider pallet- en robotautomatisering Industrial bij HELLER

De voordelen van mobiele robots

De KMR CYBERTECH brengt de onderdelen naar de betreffende machine en plaatst deze waar ze nodig zijn. "Door de geautomatiseerde oplossing voor de automatische belading van de machine moeten de medewerkers niet meer naar de machine gaan om de werktuigen te plaatsen. Zo kunnen we het zwaartepunt van het handmatig werk verschuiven", legt Robert Eber uit. Niet alleen het beladen en ontladen wordt in deze oplossing uitgevoerd door de KMR CYBERTECH, maar ook de vervanging. Als de sturing bijvoorbeeld informatie over een versleten werktuig ontvangt, gaat het platform naar de betreffende machine. Ontladen, afvoeren, nieuwe werktuigen halen, in de machine leggen – klaar.

De robot kan leren om de werktuigmachine te bedienen.

Autonome mobiele robot aan de installatie

Een grote uitdaging bij de ontwikkeling van deze oplossing voor de automatische machinebelading was de communicatie tussen alle betrokken systemen onderling. "Welke gegevens zijn wanneer en waar beschikbaar? De grootste uitdagingen voor ons waren de interfaces voor de gegevensuitwisseling", zegt Robert Eber. Door de gecombineerde automatiseringscompetentie van KUKA en HELLER kon na enkele tests een passende weg worden gevonden om het mobiele platform niet alleen van A naar B te laten rijden. Er wordt nu ad-hoc informatie verstrekt waarmee het platform op elk moment precies weet wat het moet doen.

mobiele robotica kunnen deze werkzaamheden 24/7 uitvoeren en de geschoolde arbeiders kunnen zich concentreren op hun competenties en op waardevollere activiteiten.

Steffen Günther, Global Business Development Manager bij KUKA

Flexibiliteit voor de gebruiker

Een tweede vereiste moest ook tijdens het pilootproject worden gerealiseerd. "We wilden zo weinig mogelijk aan de manuele bediening veranderen", zegt Eber. "Met andere woorden: ook de medewerkers moeten nog steeds werktuigen kunnen plaatsen en gegevens kunnen beheren mocht dat nodig zijn."

Flexibel en geautomatiseerd: mobiele robots kunnen niet alleen een werkstuk transporteren, maar ook instaan voor het beladen van de machine met werktuigen.

Klantaanvragen voor robots aan de werktuigmachine

Het project is voltooid, de haalbaarheid werd vastgesteld: de communicatie functioneert en de machines kunnen nu zowel door mensen als door robots met werktuigen worden begeladen. "We zullen nu de markt analyseren en we zijn klaar om de volgende stap te zetten en te reageren op vragen van klanten", benadrukt Eber. Ook voor KUKA was dit het eerste grote project met mobiele robotica voor de automatisering van werktuigmachines. Steffen Günther is ervan overtuigd dat hiermee het gebrek aan vakmensen kan worden tegengegaan en industriële ondernemingen zich kunnen versterken. "De mobiele robotica kunnen deze werkzaamheden 24/7 uitvoeren en de geschoolde arbeiders kunnen zich concentreren op hun competenties en op waardevollere activiteiten." De basis is gelegd, de samenwerking met HELLER kon reeds eerste klantprojecten en aanbiedingen genereren. Nu moet het toekomstgerichte project in de productiehallen van andere werktuigfabrikanten worden geïntegreerd.