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Flexible Roboterzelle für kraftgeregelte Getriebemontage

PRIMUS PRÄZISIONSTECHNIK: Software als Schlüssel zum Erfolg

DIE AUFGABE

Systemlieferant für effiziente Antriebslösungen

Primus Präzisionstechnik beschäftigt 110 Mitarbeiter, die Sondergetriebe mit Leistungen bis 100 Watt für Kunden aus dem Automotive-Bereich, der Gebäudeautomatisierung und der Medizintechnik entwickeln und fertigen.

Mit dem Ziel, auch bei großen Stückzahlen die Wiederholgenauigkeit und Prozessstabilität hoch zu halten, automatisiert und digitalisiert das Unternehmen möglichst viele Produktionsprozesse.
So wie bei einem kraftgeregelten Pick-and-Place- bzw. Fügeprozess, bei dem aus mehreren Einzelteilen Kleingetriebe für einen Kunden aus der Automotive-Branche entstehen: Hier gilt es, drei Wellen und fünf Zahnräder in ein Getriebegehäuse einzubauen. Vor der Platzierung werden die Einzelteile zudem gefettet. Rund 250.000 dieser Getriebe stellt Primus pro Jahr her – bisher manuell.

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DIE APPLIKATION

Kraftgeregelter Fügeprozess

„Hierbei handelt es sich um eine komplexe Applikation mit sehr vielen Prozessschritten und unterschiedlichen Komponenten, die zu einem Getriebemotor, der später luftdicht verschlossen wird, zusammengefügt werden müssen“, erzählt Geschäftsführer Thorsten Völz. „Besonders wichtig ist deshalb, dass alle Bauteile vollständig und korrekt verbaut werden. Und da ist der Mensch leider manchmal das schwächste Glied.“ Um die Qualität der Produkte und die Prozessstabilität zu erhöhen und Kosten durch eine bessere Dossierung des Fettes zu reduzieren, entschied sich Primus, diesen Produktionsschritt roboterbasiert zu automatisieren.

„Uns ging es bei der Automation nicht um eine Taktzeitoptimierung, sondern um die Steigerung der Prozessgenauigkeit und eine stabile Wiederholgenauigkeit. Weil wir bei der Umsetzung und Hardwareauswahl flexibel bleiben wollten, haben wir uns entschieden, trotz noch fehlender Robotik-Vorerfahrung unsere erste Roboterzelle hausintern in Angriff zu nehmen“, resümiert Völz.

WARUM ARTIMINDS?

„Die Softwarelösung von ArtiMinds war ein wichtiger Baustein, um unsere Anforderungen zu realisieren.In einem klassisch programmierten Umfeld hätten wir deutlich mehr Testzyklen und einen deutlich längeren Entwicklungszeitraum benötigt.“

THORSTEN VÖLZ
Geschäftsführer bei Primus Präzisionstechnik

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DIE LÖSUNG

ArtiMinds-Robotics-Entgrat-Anwendung
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Software-Lösung von ArtiMinds als Schlüssel

Mittels Sensorik brachte das Team dem Roboter das Sehen und Fühlen bei und stattete die Zelle mit einer Kamera und einem Kraft-Momenten-Sensor aus. Um die Zahnräder und Wellen zu handhaben, kam noch ein individuelles Greifersystem dazu. Der Schlüssel für das reibungslose Zusammenspiel aller Teile war die herstellerunabhängige Softwarelösung ArtiMinds Robot Programming Suite (RPS). „Wir haben nach einer Programmierumgebung gesucht, um nicht direkt den Quellcode anfassen müssen“, sagt Völz. „Dabei fungierte die RPS als Schnittstelle, die die komplette Peripherie miteinander koppelt.“

Der Technische Leiter Sascha Schwier erklärt: „Damit der Prozess robust läuft, muss das System Toleranzen eigenständig ausgleichen können. Das gelingt nur durch eine intelligente Kommunikation der Komponenten untereinander. Wir haben quasi unsere eigene Sondermaschine gebaut, die wir nun dank den Algorithmen der ArtiMinds RPS trotzdem flexibel einsetzen können.“

Besonders die übersichtliche und intuitive Programmierung mit der RPS hat Primus überzeugt. „Sie bietet viele hilfreiche Funktionen, die das Arbeiten erleichtern, wie z.B. die 3D-Simulationsumgebung oder die Möglichkeit, je nach Anforderung zwischen Online- und Offline-Modus hin- und herzuwechseln“, zählt Michael Castien, Roboterprogrammierer bei Primus Präzisionstechnik, auf. „Der ganz große Vorteil ist aber, dass ich mit einer einzigen Plattform alle Komponenten und Sensoren wie Roboter, Kamera, Kraft-Momenten-Sensor, Greifer und Motoren harmonisch in den Prozess integrieren und steuern kann. Die RPS vereinfacht diesen Schritt und sorgt für eine einheitliche Programmierstruktur.“

Analyse, Optimierung und Fernwartung mit ArtiMinds LAR

Um die Anlage im laufenden Betrieb im Auge zu behalten, setzt Primus auch die Analysesoftware ArtiMinds Learning & Analytics for Robots (LAR) ein. Hierbei geht es einerseits um die Prozessüberwachung und Fehlerfindung bzw. -analyse, und andererseits darum, die Prozessstabilität in Kennzahlen umzuwandeln. „ArtiMinds LAR ermöglicht es uns, bei der Prozessoptimierung und der Fehlersuche gezielt vorzugehen“, sagt Schwier. „Damit entfällt das Im-Trüben-fischen.“ Das sieht auch Castien als großen Vorzug: „Bei der Fehlersuche gibt es ja immer so eine Art Vorführeffekt. Sobald man vor der Anlage steht, tritt der Fehler nicht mehr auf. Mit der LAR kann ich alle Daten automatisiert erfassen und habe dank der lückenlosen Dokumentation den Fehler innerhalb kurzer Zeit eingekreist.“ Außerdem lassen sich Optimierungspotentiale, die mit dem bloßen Auge nicht zu erkennen wären, einfach objektivieren. Castien erklärt: „Wir haben zwei Roboter mit dem gleichen Programm. Die Analysedaten der LAR haben gezeigt, dass es aber trotzdem Unterschiede gibt, und die beiden Systeme entgegen unserer Annahme nicht gleich laufen.“ Mittels dieser Daten konnte Castien die Präzision bis im 100stel Bereich nachjustieren und einigen Durchläufen erneut auswerten, ob die Änderungen den gewünschten positiven Effekt erzielt hatten.

Erfolg auf ganzer Linie

Mit den Softwarelösungen von ArtiMinds konnte Primus Präzisionstechnik genau die flexible Roboterzelle umsetzen, die das Unternehmen für die vollautomatische Montage der Kleingetriebe benötigte. „Wir haben unser Ziel erreicht und konnten die Prozessqualität von ca. 90 auf fast 100 Prozent erhöhen“, stellt Völz zufrieden fest. „Zudem gibt uns die Anlage hohe Flexibilität, weil wir sie ohne großen Aufwand an neue Aufgaben oder veränderte Bedingungen anpassen, d.h. selbstständig umprogrammieren können. Das im Rahmen des Projekts aufgebaute Robotik-Know-how liefert uns zudem einen großen Wettbewerbsvorteil!“

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„Dank der Zusammenarbeit mit ArtiMinds auf Augenhöhe haben wir für jede Herausforderung partnerschaftlich Lösungen und Wege erarbeitet. Und nach wie vor stehen wir in intensivem Austausch, um, wie aktuell, z.B. die Aufbereitung der Analysedaten der LAR auf unsere Anforderungen auszuweiten.“

Michael Castien, Roboterprogrammierer bei Primus Präzisionstechnik

Take Aways des kraftgeregelten Fügeprozesses:

  • ArtiMinds RPS bietet hilfreiche Funktionen, die das Arbeiten erleichtern, wie z.B. die 3D-Simulationsumgebung oder die Möglichkeit, je nach Anforderung zwischen Online- und Offline-Modus hin- und herzuwechseln.
  • ArtiMinds RPS fungiert als Schnittstelle, um mit einer einzigen Plattform alle Komponenten und Sensoren wie Roboter, Kamera, Kraft-Momenten-Sensor, Greifer und Motoren harmonisch in den Prozess zu integrieren und zu steuern und sorgt gleichzeitig für eine einheitliche Programmierstruktur.
  • Vordefinierte Funktionsbausteine für kraftgeregeltes Suchen und Stecken verringern Programmieraufwand.
  • Gezielte Prozessoptimierung und Fehleranalyse auf Basis von automatisch erfassten Sensordaten mittels ArtiMinds LAR.
  • Dank ArtiMinds Softwarelösungen konnte Primus auch ohne Robotikerfahrung eine individuelle flexible Roboterzelle für die vollautomatische Montage der Kleingetriebe umsetzen und sich mit dem so aufgebaute Robotik-Know-how einen Wettbewerbsvorteil verschaffen.
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