Roboter zur Beschickung von CNC Fräse

Der chaotische Hauptfaden

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Till
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Roboter zur Beschickung von CNC Fräse

Beitrag von Till »

Moin in die Runde,

aus gegebenen Anlass bin ich aktuell am überlegen eine CNC Fräse für den Holzbereich mit einem Roboter zur Bestückung auszurüsten.
Ich selber habe damals den Grundlehrgang bei Kuka gemacht und seit dem öfters mal mit ABB Robotern zu tun gehabt, daher bin ich mit dem
grundsätzlichen Umgang vertraut, auch habe ich Möglichkeiten einige Vorversuche an einem Schulungsroboter durchzuführen.

Es geht darum eine 6 Achs CNC, auf der teilweise recht komplexe Holzteile hergestellt werden zu bestücken,
es werden Teile mit Stückzahlen von ca. 300 - 3000 gefahren, die Rüstzeit spielt eine untergeordnete Rolle da es teilweise
bis zu einer Woche dauert die CNC richtig einzurichten.

Hat von euch zufällig jemand Erfahrungen mit ähnlichen Anlagen?

Der Plan ist es dem Roboter die Rohteile ( meist quaderförmige Klötze ) über ein Transportband bereit zu stellen,
hier würden die Teile gegen einen definierten Anschlag laufen.
Es würden immer ca. 30-40Teile aufgelegt werden.
Mehr nur äußerst ungern da die Teile nie 100% ig homogen sind und ein Mitarbeiter dann doch schon mal die Klötze ein wenig nach Optik sortieren muss.
Die Teile werden dann auf den Maschinentisch aufgelegt und sollen dort gegen einen Anschlag gedrückt werden, dann werden sie entweder per Vakuum oder pneumatischen Niederhalter
gespannt, hier kommt es nicht auf einen Zehntel an, ein Millimeter sollte aber schon drin sein.
Daher würde ich tendenziell zu einem Vakuumsauger am Roboter tendieren, so wäre eine gewisse Flexibilität gewährleistet so das man die Teile gegen den Anschlag "drücken" kann.
Das Einrichten soll dann später durch den jenigen geschehen der auch die CNC Programme schreibt.
Das sollte ja eigentlich kein Problem sein da meiner Meinung nach das Punkte teachen deutlich weniger komplex ist als das Programmieren einer Solchen CNC Anlage.

Im Endeffekt soll später ein Arbeiter zwei Maschinen gleichzeitig bedienen können.
So könnte man die Maschinenaufteilung so realisieren das auf der Maschine dann die Teile mit größerer Stückzahl gefahren werden und auf den anderen dann die Spezielleren Teile ( Insgesamt stehen 5 Maschinen zur Verfügung).

Hat sich von euch schon einmal jemand mit solchen Geschichten auseinander gesetzt? Gibt es dort so typische Stolpersteine an die man als "Anfänger" nicht unbedingt gleich denkt?

Es geht dabei um eine Solche Maschine:

https://www.youtube.com/watch?v=D9AxjglGezo
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Lukas_P
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Re: Roboter zur Beschickung von CNC Fräse

Beitrag von Lukas_P »

in der Theorie ja (also in der schule haben wir eine lehrablage gehabt die zienlich das gleiche machte). das auflegen kann man einfach über offset punkte realisieren... d.h. du teachst den ersten punkt und die anzahl/ offset der anderen 29 teile.. der robo fährt dann einfach die schleife bis zum vorletzte wegpunkt durch und legt dann an den andere positionen ab. ausserdem haben die ja meistens in der steuerung schaltkontakte um externe maschine zu steuern. da musst du halt an der cnc schauen, ob die sowas macht ... schlimmer ist da glaubich die sicherheit (lichtvorhänge und so)
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Kuddel
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Re: Roboter zur Beschickung von CNC Fräse

Beitrag von Kuddel »

Vorsicht bei Vakuum und Holz. Da Holz offenporig ist, funktioniert es nicht immer so recht. Als wollte man einen Bündel Strohhalm ansaugen: Quer geht, längst nicht. Hatte den Effekt mal bei einer Vorführanlage gesehen, lief gar nicht. Nach dem schleifen und lackieren der Teile dann Problemfrei.
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Lukas_P
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Re: Roboter zur Beschickung von CNC Fräse

Beitrag von Lukas_P »

kommt auf die Holzart/Oberfläche an ja ... ansonsten gibt es diese Pneumatischen Greifzangen.. die brauchen nebnbei weniger Luft ubd sind auch leiser :idea:

Zur teile Zuführung ... über eine Schräge rutschbahn die Teile nachführen lassen... das ist einfach und funktioniert eigentlich immer wenn die teile halbwegs die gleiche grösse haben
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IQON
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Re: Roboter zur Beschickung von CNC Fräse

Beitrag von IQON »

oder son Vibrationsförderer

hat die CNC so ne chrasherkennung?
Weil wenn da der Holzklotz mal falsch liegt wirds sonst teuer
holz ist nie so 100% gleich und vakkuum ansaugung auch nie 100% zuverlässig...

Oder du tastet die Position in der cnc noch mal mit so ner Probe ab um zu konntrolieren ob alles klar ist ...
Till
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Re: Roboter zur Beschickung von CNC Fräse

Beitrag von Till »

Also das Spannen mit Vakuum ist gängige Praxis bei den Anlagen, das funktioniert auch bei Massivholz ohne Probleme,
dafür sitzt auf jeder Kabine auch eine 180m³/h Pumpe.
Gespannt wird auf auf das Werkstück angepassten Vorrichtungen, dort sind Nuten eingefräst in denen eine Moosgummi Schnur als Dichtung liegt.

Das Ablegen wird wahrscheinlich auch auf ein Band geschehen, also immer die selbe Position, alternativ eine Kiste in die die fertigen Teile fallen.

Meine Bedenken gehen eher in die Richtung Positionierung in der Fräse, wahrscheinlich werde ich wirklich mal einige Vorversuche an einer Kleineren Anlage machen.

Ansonsten ähnelt es halt wirklich den Aufgaben wie sie auch in der Schule / beim Lehrgang bearbeitet werden.

Eine Crash Erkennung gibt es nicht, wenn ein Werkstück allerdings nicht richtig liegt führt es oft zum Abriss vom Vakuum, das wird idr. erkannt.
Wenn nicht reicht die Spannkraft nicht und der Klotz fliegt weg, was nicht unbedingt das größte Problem wäre.

Die Schnittstelle zur Fräse ist auch kein Problem, das findet alles auf dem Hardware - weg Statt, da kann man sich einfach rein schleifen mit einem Rudel Relais.

Vor der Fräse ist so oder so ein "Sicherheitsbereich", da die Y Achsen Tische bei der Pendelbearbeitung in diesen Bereich herein fahren, und das nicht grade langsam.
Im händischen Betrieb ist der Bereich meist "gebrückt" zur schnelleren Bestückung.
Für den Automatik Betrieb könnte man ihn gleich als Roboterzelle mit den üblichen Sicherheitseinrichtungen nutzen.
Sir_Death
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Re: Roboter zur Beschickung von CNC Fräse

Beitrag von Sir_Death »

:-)

muss gerade schmunzeln - wir sitzen dienstlich seit einigen Monaten an 4 Automatisierungsprojekten.
Das allerwichtigste, dass ich dir mitgeben kann, ist den gesamten Vorgang in möglichst einfache Einzelschritte zu zerlegen, und dir dann die Umsetzung der Einzelschritte zu überlegen.
Hat den Vorteil, dass man - wenn es an einer Stelle hakt - genau weis, welchen Teil man angreifen muss.

Hast du mal ein paar mehr Infos zur Art/Größe/Gewicht der Teile?

Meiner Erfahrung nach zerlegt es sich am besten in folgende Schritte (gerne auch mit Teilschritten)
-) Wie kommt das Teil von der Palette in die Anlage --> Hast du bereits beantwortet: Mensch
-) Wie stellst du die richtige Lage des Teils sicher? Wo ist oben, unten, links, rechts, vorne, hinten? Muss das Teil mit einer Seite voraus Fahren, oder eventuell mit einer Spitze? Oft beeinflusst die Lage stark, wie das Handling ablaufen kann und muss.
-) Wie stellst du die richtige Position des Teils sicher? - Sprich wo muss die Handlingeinrichtung das Teil abholen? - Entweder harter Anschlag, oder eventuell Kameraerkennung - dann kann mit guten Systemen sogar die Lage egal sein, die wird automatisch korrigiert. - schau dir mal das Video an, was da schon alles geht: http://www.westcam-dental.com/de/automa ... nlage.html - die haben auch noch eine 2. Maschine, mit der die sortierten Zähne dann auf die Lieferträger aufgebracht werden - die Anlage muss Type, Lage und Position jedes Zahns erkennen, den richtig nehmen, um ihn in exakter Position und Lage ablegen.
-) Das eigentliche Handling - sprich dein Roboter. Bewegung von A nach B
-) Wie legst du das Teil ab? - Wie stellst du sicher, dass das Teil dort ist, wo es sein soll? Und wie stellst du sicher dass der Roboter niemals mit der Maschine kollidieren kann? - Die einfachste Variante ist, dass die Robotersteuerung in der Sekunde, wo sie vorhat in den Maschinenraum einzufahren, den Nothalt aufreißt. Die Maschine muss dann halt so schlau sein, wenn die Nothalt-Bedingung behoben ist, wieder weiter zu arbeiten.
Till
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Re: Roboter zur Beschickung von CNC Fräse

Beitrag von Till »

Zu deinen Punkten:


Bereitstellung und Lageprüfung wird der Mensch übernehmen,
das ist auch nötig, da oft kleine Fehler wie Ausbrüche, ungünstige Äste usw. durch geschicktes
einlegen in die Maschine eliminiert werden können und so der Ausschuss minimiert wird.

Die korrekte Lage des Teils für den Robbi soll mittels eines harten Anschlages am Förderband realisiert werden,
eine Kamera wäre zwar sicherlich optimaler, allerdings ist das Softwaretechnisch recht aufwändig und bei den
doch recht oft vorkommenden Produktwechseln auf dauer zu zu teuer und Zeitaufwändig.
Da die Produkte als Rohteil fast alle als Quader fürmiges Holzteil daherkommen sollte das auch ausreichend zuverlässig funktionieren.

Das eigentliche Handling ist halb so wild, Teil anheben, rüber schwenken und dann auf der Spanneinrichtung positionieren.
Das positionieren ist in meinen Augen der kritischste Schritt, dort bedarf es auch sicherlich einigen Tests, bislang stelle ich es mir folgendermaßen vor:

Der Roboter platziert das Rohteil vor den Anschlägen am Spannmittel, zieht es dann mit leichtem Druck gegen die Anschläge und presst es dann nach unten
auf die Dichtung, dabei wird dann das Vakuum aktiviert und das Teil liegt (hoffentlich) sauber gespannt an den Anschlägen.
Dafür würde ich dann Vakuum Sauger am Roboter nutzen, da sie nicht so steiff sind wie ein Greifer und bei der Positionierung eben auch eine gewisse federnde Wirkung haben.
Lautstärke usw. spielt keine Rolle, staub sollte bei ausreichend großen Querschnitten auch kein Problem sein.
Vakuum käme dann von der Fräse, die Pumpe lauft eh durch und hat auch reichlich Leistung.

Optional käme dann noch eine Druckluft Düse zum sauber blasen der Anschläge vor dem Platzieren des Werkstückes dazu, das ist dann aber schon eher "kleinkram".

Ich werde mich wohl mal schlau machen welche Betriebe so etwas bereits einsetzen und mir mal einige Anlagen anschauen.

Die Maschine stoppt ihr Programm auf dem jeweiligen Tisch sobald sie den Tisch aus dem eigentlichen Arbeitsraum heraus fährt.
Sie setzt es erst fort sobald ein manueller Tastendruck getätigt wird, das wird aktuell durch Fußschalter gemacht, pro Tisch einer zum Spannen / lösen und einer zum starten des Programms.
Diese Kontakte würden sich als Schnittstelle anbieten, mehr Kommunikation bedarf es meiner Meinung eigentlich nicht zur Fräse. (von Not-Aus usw. mal abgesehen)
Eine richtige Softwaretechnische Kollisionsverhindeung ist recht schwierig zu realisieren da die Spannmittel auf dem Frästisch von Teil zu Teil verschieden sind dementsprechend auch berücksichtigt werden müssten.
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Geistesblitz
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Re: Roboter zur Beschickung von CNC Fräse

Beitrag von Geistesblitz »

Ich hab noch aus der Robotertechnik-Vorlesung behalten, dass ein geschicktes Einfügen von Fasen an der Spanneinrichtung das Einfädeln erleichtern kann. Dann muss der Roboter nicht zu genau sein, damit das Teil noch an die richtige Stelle flutscht. Da könnte es sicher auch nciht verkehrt sein, wenn man die Aufnahmeeinrichtung (zB. Greifer) etwas nachgiebig befestigt, damit eventuelle Positionsabweichungen oder halt die groben Bauteiltoleranzen ausgeglichen werden können. Alternativ eben genau gucken, welche Anschlagkanten man als Referenz nehmen will, damit zB. die Position der sich schließenden Greiferbacke nicht so die Rolle spielt. Ich find übrigens auch den Einsatz von einem (pneumatischen) Greifer sinnvoller, dürfte doch um einiges wiederholbarer sein.
Sir_Death
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Re: Roboter zur Beschickung von CNC Fräse

Beitrag von Sir_Death »

Wenn ich jetzt wüsste, wie groß und schwer das Teil ist, würde ich ja mal über einen Bernoulli-Greifer nachdenken mit den im letzten Post von Geistesblitz genannten unterstützenden Designausführungen (Fasen, Zentrierstifte, Einführdorne) lässt sich da einiges ausgleichen.
Till
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Re: Roboter zur Beschickung von CNC Fräse

Beitrag von Till »

Vom Gewicht her liegen die Teile selten über 1kg, allerdings sind da die normalen Gummi Sauger besser geeignet,
Ich denke einen solchen Hightech braucht es bei Stuhlbeinen nicht.
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IQON
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Re: Roboter zur Beschickung von CNC Fräse

Beitrag von IQON »

Hallo

Wenn der Mensch eh ne vorkontrolle durchführen muss und nur so 10 Stück vorgelegt werden.
Wäre da ein Palettensystem nicht sinnvoller?
Also 10 Paletten wo einMensch die Werkstücke einspannt und der Roboter dann nur die Palette in die Maschine hebt?
da gibts ja fertige spannsystem die sehr präzise sind und sich auch selbst reinigen können kennst du bestimmt.

Würde halt das Problem behebn das der Roboter das Holzstück genau in der Maschine ablegn muss.
So muss er nur die Palette grob ablegen ausrichten tut sich das system beim spannen selbst.

DAs einzigste ist dein Vakum spannung die ist blöd muss mann dan quasie en Schlauchroller unter jeder Pallette haben der sich mit in die Maschine zieht und sich dort dann mit bewegt :?
Also für Vakuumspannung ist Palette eigentlich käse aber für Klemmspannung ist das Denke ich am besten.
Till
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Re: Roboter zur Beschickung von CNC Fräse

Beitrag von Till »

Das Problem ist dabei, dass die Vorrichtungen in denen die Einzelteile gespannt werden teilweise Recht aufwändig sind und jedes Mal eine Einzelanfertigung sind.
Da wäre es ein extremer Mehraufwand davon mehrere zu fertigen.
Die Vakuumspannung kommt aktuell bei ca 85% der teile zum Einsatz, meist weil die Teile auf 4-5 Seiten bearbeitet werden, da kommt man mit Niederhaltern schnell an die Grenze.
Till
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Re: Roboter zur Beschickung von CNC Fräse

Beitrag von Till »

So,
Das Konzept scheint ja grundlegend realisierbar zu sein.
Ich werde die Sache jetzt erstmal Parken, weiter geht es dann sobald die Gelder von der Geschäftsführung
genehmigt sind.
Ich werde berichten sobald es neues gibt.
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