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Motoman-Roboter von Yaskawa ermöglichten es Homag, ein Plattenaufteilzentrum zu entwickeln, das den Individualzuschnitt vollautomatisch mit nur einer Säge erledigt.

Bild: Homag

Innovative Aufteilzelle für Möbelproduktion Robotersäge für Losgröße 1

02.11.2017

Selbst Hand anlegen, muss dafür nicht sein. Denn die Robotik erobert immer neue Branchen und Applikationen. Welche technologischen Sprünge dabei möglich sind, beweist eine neue Aufteilzelle, die dank Roboterintegration den Einzelplattenzuschnitt für Möbelteile revolutioniert.

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Gerade in der Möbelindustrie geht der Trend Richtung Individualisierung. Die Material- und Variantenvielfalt kennt hier kaum Grenzen und verändert die altbekannte Serienfertigung vielerorts radikal. Für die Hersteller bedeutet das zunehmend die Fertigung kleiner Losgrößen oder gar Losgröße 1. Um Anwender aus Industrie und Handwerk dabei bestmöglich zu unterstützen, machten sich Ingenieure bei der Homag Plattenaufteiltechnik an die Entwicklung einer wegweisenden Aufteilzelle. Worauf die Maschinenkonstrukteure dabei fokussierten, bringt Uwe Elhaus, Leiter Mechatronik bei Homag Plattenaufteiltechnik, auf den Punkt: „Ein übergeordnetes Entwicklungsziel hieß, die bis dato gegenläufigen Faktoren Einzelteilfertigung und maximalen Output unter einen Hut zu bringen. Das konnte nur durch taktzeitoptimierte Vollautomation mit maximaler Flexibilität gelingen und da waren wir auch schon beim Thema Roboter angelangt.“

In aufwändigen Analysen haben die Maschinenbauer alle möglichen Alternativen untersucht. Dabei kristallisierten sich Roboterlösungen in puncto Flexibilität und Handhabungsgeschwindigkeit als unschlagbar heraus. Von allen untersuchten Palettierrobotern kamen die vierachsigen Yaskawa Maschinen der MPL-Baureihe dem bestehenden Anforderungsprofil im Hinblick auf Geschwindigkeit, Verfügbarkeit, Reichweite, Tragkraft und so weiter sehr nahe. Doch auch die gemeinsame Zusammenarbeit war ein wichtiger Aspekt, wie Dieter Pilz, Homag Group Director Strategic Sourcing, betont: „Die Mannschaft von Yaskawa ließ sich komplett auf unser Projekt ein, investierte viel Zeit und steuerte bereits vor endgültiger Auftragsvergabe viel Know-how bei.“

Vollautomatischer Zuschnitt

Tatsächlich sorgte die innovative Robotersäge HPS 320 Flextec bereits bei der Weltpremiere auf der „Ligna 2015“ für Furore. Ein kompaktes Plattenaufteilzentrum, das den Individualzuschnitt vollautomatisch mit nur einer Säge erledigt und dabei Nachschnitte ohne Limit bei maximaler Flexibilität in der Schnittplangestaltung erlaubt – genau darauf hatte der Markt gewartet. „Noch auf der Messe gingen die ersten Bestellungen ein“, sagt Elhaus. Da sich die HPS 320 Flextec wahlweise an automatische Flächenlager anbinden oder auch in komplette industrielle Fertigungsanlagen integrieren lässt, zählen Handwerk und Industrie gleichermaßen zum Kundenkreis. Durch einen intelligenten, modularen Aufbau lässt sich die Aufteilzelle nach Kundenwunsch zusammenstellen und sowohl im Teilefluss als auch in der Leistung anpassen. Herzstück der Säge in der Ausführung mit 3200 Millimeter Schnittlänge ist der Yaskawa-Palettierroboter Motoman MPL300II, bei der Säge mit 4300 Millimeter Schnittlänge kommt ein Motoman MPL500II mit noch höherer Tragkraft zum Einsatz. Beide Vierachser verfügen über eine Reichweite von 3159 Millimetern und können das komplette Platten-, Teile- und Streifenhandling an der Anlage übernehmen. Dazu hebt der Roboter die Streifen nach dem ersten Längsschnitt an, dreht sie und legt sie auf dem hinteren Maschinentisch oder dem Streifenpuffer für den erneuten Zuschnitt, den Querschnitt, ab. Gleiches gilt für Nachschnitte, bei denen der Roboter für die lagerichtige Zuführung der Teile sorgt. So sind vollautomatische und fehlerfreie Nachschnitte möglich. Am Ende legt der Roboter die fertigen Teile auf die automatische Auslaufrollenbahn oder stapelt sie auf Paletten ab. „Die beiden Yaskawa-Maschinen sind die perfekten Roboter für unsere Anlagen. Sie sind leistungsstark, gleichzeitig tausendfach bewährt und arbeiten mit höchster Verfügbarkeit. Damit passen sie optimal zu unseren Homag-Maschinen“, ist sich Pilz sicher.

Schlaue Greifertechnologie

Viel Erfahrung steckt in der Entwicklung des gewaltigen Sauggreifers, der für die Teilehandhabung zuständig ist. Die große Saugtraverse verfügt über mehr als 30 individuell ansteuerbare Sektionen, um das mögliche Zuschnittspektrum abgreifen und positionieren zu können. „Nur mit aufwändigen Simulationen ist es uns gelungen, die Saugtraverse für alle möglichen Positionen unter Berücksichtigung der Reichweite des Roboters auszulegen. Immerhin reicht die Bandbreite der zu greifenden Werkstücke von minimal 240 x 80 Millimeter bis maximal 4300 x 2200 Millimeter, was in etwa einem Flächenverhältnis von 1:500 entspricht“, betont Elhaus. Um größtmögliche Sicherheit und schnelle Handhabungsvorgänge zu gewährleisten, ist die Einhaltung des Unterdrucks sensorisch überwacht. Die Parameter Unterdruck und Plattengewicht werden dabei permanent in Relation gesetzt und bei Bedarf wird die Geschwindigkeit des Roboters angepasst. Diese Regelalgorithmen laufen ohne Zutun des Bedieners im Hintergrund ab. In der Praxis zeigt sich, dass die beiden Systeme Roboter und Säge in Sachen Zykluszeit perfekt harmonieren. Aufgrund der hohen Performance des Yaskawa-Vierachsers kann die Säge ihre volle Leistungsfähigkeit ausspielen, ohne Wartezeiten durch das Roboterhandling hinnehmen zu müssen. Das optimale Zusammenspiel der Komponenten ermöglicht bis zu 1.500 Teilen pro Schicht.

Ein weiterer Vorteil des Plattenaufteilzentrums ist die einfache Bedienbarkeit, die eine Programmierung des Roboters überflüssig macht. Der Vierachser ist steuerungstechnisch vollständig in die Maschinensteuerung der HPS 320 Flextec integriert. Seine Greif- und Bewegungsmuster werden automatisch ohne Zutun des Bedieners aus den Schnittplänen generiert. Das Erstellen der Pläne erfolgt über die Homag Optimierungssoftware Schnitt Profi(t) vom Büro aus, die Daten werden dann auf die Anlagensteuerung geschickt – fertig.

Beliebig viele Nachschnitte

Mit der Einführung der Robotersäge ist Homag der technologische „Quantensprung“ beim Zuschnitt von Einzelplatten gelungen. Die entscheidenden Vorteile dieser Lösung: Aufgrund des Roboterhandlings lassen sich nun erstmals beliebig viele Nachschnitte mit nur einer Säge realisieren. Erforderten mehrfache Nachschnitte bisher immer ein manuelles Eingreifen, so ist heute maximale Flexibilität angesagt - bei vollautomatischen Abläufen. Bei einer Vollverkettung arbeitet die HPS 320 Flextec über längere Strecken mannlos. Künftig wird dies auch bei nicht verketteten Anlagen möglich sein, wie eine neue Anlagenvariante belegt. Der Roboter kann dabei die fertigen Teile auf bis zu vier Hubtischen abstapeln. Um stabile Stapel zu erhalten, wird er dazu Teile zwischenpuffern. „Ganz gleich ob Vollverkettung oder nicht – diese Anlage revolutioniert die Losgröße-1-Fertigung. Sie vereint Tempo und Flexibilität auf eine ganz neue Art und Weise“, sagt Elhaus.

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