Nästa nivå: Automatisering av verktygsmaskiner med mobila robotar

Industriföretag utsätts för allt större press, från prishöjningar till brist på kvalificerad arbetskraft. I ett pilotprojekt har KUKA och HELLER, en tillverkare av CNC-verktygsmaskiner, utvecklat en intelligent applikation för dessa utmaningar: En mobil robot lastar och avlastar automatiskt maskiner med verktyg och underlättar därmed arbetet för de anställda.

Automatisering av maskinlastning är fortfarande i sin linda

Låga kvantiteter, hög komplexitet – och allt så snabbt som möjligt, förstås. Individuella kundönskemål är en utmaning för industriföretagen, och just nu tampas de även med bristen på kvalificerad arbetskraft och stigande priser på råvaror och tjänster. Detta kan lösas genom automatisering. Automatiseringen är till exempel redan långt framskriden när det gäller palletering, hantering och montering samt bearbetning av arbetsstycken. Flexibel och automatiserad lastning och avlastning av maskiner med verktyg är dock fortfarande i sin linda. Tillsammans med KUKA har den globalt verksamma HELLER-koncernen startat och genomfört ett pilotprojekt som kan fylla just denna lucka.

Koncentrerad robotikkunskap för ökad automatisering

”Det finns en stor potential inom detta område. Det handlar inte bara om att automatisera framför maskinen, utan även bakom den”, säger Robert Eber, ansvarig för pall- och robotautomatisering på HELLER. Vid fem produktionsanläggningar runt om i världen över tillverkar koncernen moderna CNC-verktygsmaskiner och produktionssystem för spånbearbetning. Många företag inom maskinteknik, energiteknik, flödesteknik, flyg- och rymdindustrin, bilindustrin och deras underleverantörer samt många andra branscher hör till kunderna till det företag som grundades 1894 i Nürtingen. HELLER har redan använt robotbaserade lösningar från KUKA för tidigare uppgifter. I pilotprojektet för maskinlastning med robotar arbetade de två företagen dock för första gången tillsammans i partnerskap för att utveckla en marknadsmässig tillämpning.

HELLER förlitar sig på en kundspecifik lösning och därmed på automatiseringsteknik.

Mycket flexibel: Maskinmatning med mobila robotar

Samarbetet inleddes med målet att ta reda på vilka manuella processer som kan automatiseras och var gränserna går. ”Vi kontaktade HELLER och frågade om de såg ett behov av mobil robotteknik och fick direkt ett ja till svar. Detta ledde till de första idéerna, koncepten och slutligen vårt pilotprojekt”, berättar Steffen Günther, Global Business Development Manager på KUKA. De två företagen inledde projektet under våren 2021, och drygt ett år och några utmaningar senare hittade man äntligen de rätta processerna.

Mobil robot för ökad produktivitet

Det ser ut så här: Med hjälp av informationen från produktionsordern från de anställda bestämmer en styrdator från CERTA vilka verktyg maskinen behöver. Den ger KMR CYBERTECH i uppgift att hämta motsvarande verktyg från lagret. Den mobila plattformen, som drivs av omnidirektionell teknik och har en KR CYBERTECH vid sin sida, ger sig iväg och tar hand om maskinmatningen. ”KMR CYBERTECH var den optimala produkten för detta, eftersom vi har en maximal vikt på upp till 20 kg för verktygshållaren”, konstaterar Steffen Günther. Robotarmen griper tag i rätt verktyg och placerar dem på lämpliga fixturer på plattformen. Sedan fortsätter färden.

Den automatiserade lösningen eliminerar behovet för den anställde att gå till maskinen och sätta in verktygen. På så sätt kan vi flytta fokus till det manuella arbetet.

Robert Eber, gruppchef för pall- och robotautomatisering för industri på HELLER

Fördelarna med mobila robotar

KMR CYBERTECH för delarna till den aktuella maskinen och placerar dem där de behövs. ”Den automatiserade lösningen för automatisk maskinlastning eliminerar behovet för den anställde att gå till maskinen och sätta in verktygen. På så sätt kan vi flytta fokus till det manuella arbetet”, förklarar Robert Eber. I den här lösningen tar KMR CYBERTECH inte bara hand om lastning och avlastning utan även om bytet. När till exempel styrdatorn får information om ett slitet verktyg tar sig plattformen till den berörda maskinen. Lasta av, transportera bort, hämta nytt verktyg, sätta in det i maskinen – klart.

Roboten kan lära sig att använda verktygsmaskinen.

Autonom mobil robot på anläggningen

En särskild utmaning i utvecklingen av den här lösningen för automatisk maskinlastning var kommunikationen mellan alla inblandade system. ”Vilka data är tillgängliga när och var? Den största utmaningen för oss var gränssnitten för datautbytet”, säger Robert Eber. Tack vare KUKAs och HELLERs samlade expertis inom automatisering hittade man efter ett antal tester ett lämpligt sätt att se till att den mobila plattformen inte bara skulle färdas från A till B. Den får nu den nödvändiga informationen direkt, vilket gör att den vet exakt vad som behöver göras vid varje given tidpunkt.

Mobil robotik kan utföra dessa uppgifter dygnet runt och kvalificerad personal kan fokusera på sina färdigheter och värdehöjande aktiviteter.

Steffen Günther, Global Business Development Manager på KUKA

Flexibilitet för användaren

Ett andra krav skulle också uppfyllas i pilotprojektet. ”Vi ville ändra så lite som möjligt i förhållande till den manuella driften”, förklarar Eber. ”Det vill säga: Den anställde ska också kunna sätta in verktyg och hantera data om det behövs.”

Flexibelt och automatiserat: Mobila robotar kan inte bara transportera ett arbetsstycke utan också ta över maskinmatningen med verktyg.

Kundernas önskemål om robotar i verktygsmaskinen

Projektet har slutförts, genomförbarheten har fastställts: Kommunikationen fungerar och maskinerna kan nu förses med verktyg av både människor och robotar. ”Vi kommer nu att övervaka marknaden och är redo att gå vidare till nästa nivå och svara på kundernas önskemål”, betonar Eber. För KUKA var det också det första stora projektet med mobil robotik inom automatisering av en verktygsmaskin. Steffen Günther är övertygad om att detta kommer att motverka bristen på kvalificerad arbetskraft och stärka industriföretagen. ”Mobil robotik kan utföra dessa uppgifter dygnet runt och kvalificerad personal kan fokusera på sina färdigheter och värdehöjande aktiviteter.” Grundstenen är lagd och de första kundprojekten och erbjudandena har redan kommit till stånd genom samarbetet med HELLER. Nu gäller det att integrera detta framtidsinriktade projekt i andra verktygstillverkares produktionshallar.