Eine vollautomatisierte Rüststaion für Bauteile in einem flexiblen Produktionssystem als Ergebnis von interdisziplinärer Forschungsarbeit.

Das Common Research Program (CRP) ist ein interdisziplinäres Forschungsprogramm der Comet-Zentren Pro²Future und dem Austrian Center for Digital Production (CDP). Innerhalb des CRP wurden mehrere Demo Cases, die als technologische Bausteine fungieren, definiert und entwickelt. Einer dieser Bausteine ist die „Adaptive Rüststation“ (Adaptive Loading Station), die von einem Team der beteiligten Industrie- und wissenschaftlichen Partner umgesetzt wurde.
Die Rüststation (Abbildung 1) greift einen der bedeutendsten Flaschenhälse auf, die es in produzierenden Unternehmen gibt. Üblicherweise findet der Rüstvorgang von Mitarbeitern am „Shop Floor“ statt. Dies bindet Ressourcen und erfordert manuelle Arbeit. Durch die Vollautomation des Rüstvorgangs wird es möglich, komplett mannlose Nachtschichten umzusetzen. Die vorgestellte adaptive Rüststation übernimmt die Aufgabe des Verladens von Rohteilen für die Drehbearbeitung auf Paletten für den Transport im Produktionssystem. Die Station besteht aus einem UR10e sowie einem Kamerapaar für 2D und 3D Bildverarbeitung. Zusätzlich kümmert sich ein fahrerloses Transportsystem (FTS) um den autonomen Transport der Paletten zu den Werkzeugmaschinen.
Ein Arbeiter kann zu Beginn oder vor der Schicht benötigte Rohteile sowie die zugehörigen Trays (Rohteilträger durch Formschluss) in die betroffene Roboter Ladezone stellen. Durch optische Erkennung können die Teile beliebig in dieser Zone aufgestellt werden. Die Kameras scannen ebenfalls die exakte Parkposition des FTS, da dieses eine hohe Positionierungstoleranz aufweist, und berechnet eine Korrekturmatrix. Die Kameras detektieren, basierend auf dem Arbeitsplan, die richtigen Rohteile und zugehörigen Trays und platziert diese Stück für Stück, vollautomatisch auf der Palette, die vom FTS befördert wird. Die optische Erkennung wird mittels der vom wissenschaftlichen Partner Profactor entwickelten XRob Software durchgeführt.
Sobald der Rüstvorgang abgeschlossen ist, wird das FTS zur nächsten Station des Bearbeitungsprozesses gesendet. Später kehrt das FTS mit den bearbeiteten Teilen zurück und der Roboter beginnt damit, die Teile und Trays zu entladen. Die Trays sind dadurch sofort wieder für den nächsten Auftrag verfügbar. Die gesamte Orchestrierung wird durch Centurio, einer auf BPMN (Business Process Model and Notation) basierten Prozess-Steuerungssoftware.
Wirkungen und Effekte
Die adaptive Rüststation reduziert die Anzahl der benötigten Paletten und Teileträger in einer mannlosen Schicht deutlich, dies führt zu weiteren Kosten- und Effizienzpotentialen. Speziell in einer variantenreichen Produktion bewährt sich die Kombination aus spezialisierten Teileträgern und Paletten. Die Trays werden mit einem 3D-Druck Verfahren erzeugt und sind damit sehr leicht adaptierbar.

Beschreibung und Layout der Adaptive Loading Station

Die adaptive Rüststation ist seit 2019 Teil des Produktionssystems der „TU Wien Pilotfabrik Industrie 4.0“ in Wien. Dort wird sie regelmäßig den zahlreichen Besuchern aus Industrie, Lehre und Interessensgruppen, die die Pilotfabrik besichtigen, präsentiert.

Projektkoordination (Story)
Dipl.-Ing. Alexander Raschendorfer
Area Manager
CDP – Austrian Center for Digital Production GmbH
T +43 (0) 660 941 17 51
a.raschendorfer@acdp.at