Ob neue Robotertypen oder Komplettlösungen für die Kokillen- und Druckgussautomation, der Roboter- und Anlagenbauer KUKA hat auf der GIFA 2015 in Düsseldorf seine umfassende Kompetenz in der Gießereitechnologie in zahlreichen Applikationen unter Beweis gestellt.

Ob Reinigungsflüssigkeiten, Hitze, Staub oder das Handling flüssiger Metalle und schwerer Gewichte – Der neue KR 120 R2100 nano F exclusive ist perfekt auf die extremen Arbeitsbedingungen in Reinigungsanlagen sowie mittleren und größeren Waschzellen optimiert. Das neue Mitglied der KR QUANTEC Foundry-Familie ergänzt die Serie im Kompakt-Bereich.

Der Roboter erfüllt die Schutzklasse IP69, seine Zentralhand die Schutzklassen IP67 und IP69. Damit setzt der KR QUANTEC nano F exclusive neue Maßstäbe für umfassende Automatisierungslösungen in der Gießereibranche und im Motorenbau. Eine komplette Kapselung der Mechanik und eine Druckluftbeaufschlagung des Mechanik-Innenraums, eine laugen-, säure-, hitze- und korrosionsbeständige Schutzoberfläche und ein beschichtetes Getriebe, doppelte Viton-Dichtungen in der kompletten Mechanik, ein durchgehend innenliegender Kabelsatz mit der Option einer offenen, externen Energiezuführung – KUKA hat sein neues KR QUANTEC Foundry Modell mit vielen robusten Besonderheiten ausgestattet.

Mit seiner kompakten Reichweite von 2.100 Millimetern und einer Traglast von 120 Kilogramm eignet sich der sechsachsige Roboter besonders für die Arbeit auf engem Raum. Seine Positionswiederholgenauigkeit beträgt 0,06 Millimeter.

Maximale Flexibilität bewies auf der GIFA eine Druckgießzelle, in der ein Sprühroboter (KR 30-4 KS F mit Steuerung KRC ROBOTstar) sowie ein Entnahmeroboter (KR 60-3 F mit Steuerung KRC4) vereint sind. Dabei machte KUKA deutlich, wie einfach es ist, die KUKA Robotersteuerung KR C4 mit der KRC ROBOTstar (vorm. Reis ROBOTstar-VI) in einem gemeinsamen Produktions-Prozess zu integrieren.

Die industriebewährte Robotersteuerung KRC ROBOTstar setzt auf der Steuerungsplattform der KR C4 auf und nutzt die Standard-Komponenten wie Steuerschrank, Servos, Antriebsbus und I/O optimal. Bedienung und Programmierung erfolgen bei diesem Exponat über das KUKA SmartPad oder ebenso über das intuitiv nutzbare Touch-Bediengerät reisPAD.

Ein weiteres Highlight der Anlage bildet die Anwendung VectorMove. Hier werden im kartesischen Raum Bewegungsdaten einfach vektoriell verschoben. Die Anwendung ermöglicht es dem Entnahmeroboter, sozusagen dem Auswurfmechanismus der Gießmaschine „kraftlos“ und synchron zu folgen und dabei das Gussteil zu übernehmen. Die Zelle ist zudem in der Lage, auch mit übergelagerten Leitsystemen zu kommunizieren, um die Produktion noch flexibler zu gestalten.

Als weitere Neuheit präsentiert KUKA das Tauchkühlbecken „autark“. In diesem führen Thermoplatten die im Becken aufgenommene Wärmeenergie ab. Diese Wasser-Wasser-Wärmetauscher sind direkt an den Kühlkreislauf der Gießerei angeschlossen und werden ohne elektrische Anschlüsse betrieben.

Das Kühlwasser in den Thermoplatten hat keinen Kontakt zum Bauteil, so dass Filter und Umwälzpumpen entfallen. Dadurch sind auch Reinigungsarbeiten erheblich einfacher. Da weder Pumpen noch Stellglieder nötig sind, ist das Tauchkühlbecken sofort einsetzbar. Die automatische Nachfüllung des Beckens erfolgt über ein mechanisches Schwimmerventil. Die Temperaturregelung übernimmt ein Thermostatventil.

KUKA bietet das generell in Edelstahl ausgeführte Tauchkühlbecken „autark“ in vier standardisierten Größen – von small bis x-large an.

Für Applikationen, in denen höchste Präzision gefragt ist, hat KUKA den KR 300 R2500 ultra SE entwickelt. Seine außergewöhnliche Genauigkeit erreicht das neue Modell der bewährten KUKA KR QUANTEC Serie über ein besonderes Sytem zur Positionsbestimmung über abtriebsseitige Positionsgeber, den „Second Encoder“, die an den Außenseiten der ersten drei Roboterachsen angebracht sind.

Dieses Messsystem ist in der Lage, kleinste Positionsungenauigkeiten, die sich durch minimale Spielräume in den Achsgetrieben ergeben können, auszugleichen. Dazu dienen drei Sensoren, die an den Außenseiten der ersten drei Achsen des Roboters angebracht sind. Dort überprüfen die Sensoren laufend und berührungslos die Stellung der Achsen.

Ergibt sich durch ein leichtes Spiel im Achsengetriebe eine minimale Abweichung der Achsstellung von der durch die Robotersteuerung vorgegebenen Position, so melden die Sensoren des „Second Encoder“ die Fehlstellung via Ether-Cat-Protokoll direkt an die Steuerung, die eine entsprechende Korrektur auslöst. Auf diese Weise erhöht sich die Positionsgenauigkeit des KR 300 R2500 ultra SE auf unter 0,3 Millimeter gegenüber 0,7 Millimetern in der Standardausführung.

Wie Fügeprozesse im Zeitalter der Industrie 4.0 aussehen können, demonstriert KUKA mit dem sensitiven und nachgiebigen Leichtbauroboter LBR iiwa. In der Applikation „Speed & Sensitivity“ steht der LBR iiwa teilweise in einem geschützten Bereich – und das ganz bewusst: Die Applikation vereint maximale Geschwindigkeit des Roboter mit der direkten Mensch-Roboter-Kollaboration (MRK) in einer feinfühligen Montagesituation.

Demonstriert wird eine Arbeitssituation, in der ein geschlossener Bereich und ein offener Bereich MRK nebeneinander liegen. Im geschützten Bereich bewegt sich der Roboter mit einem Bauteil in Höchstgeschwindigkeit. Hohe Geschwindigkeiten bedeuten aber immer auch potenzielle Verletzungsgefahr, weshalb dieser Bereich über einen Lichtvorhang gesichert wurde. Schaltet der Roboter in den sicheren MRK-Betrieb um, kann er durch den Lichtvorhang hindurch in den gemeinsamen Arbeitsraum mit dem Mensch fahren.

Hier montiert er sensitiv den Teil eines Automatikgetriebes und bewegt sich dabei entsprechend langsamer. Kommt ihm der Mensch bei der Montage des Bauteils in die Quere, reagiert der LBR iiwa sofort und stellt die Tätigkeit ein.

Ob extreme Hitze, das Handling flüssiger Metalle oder extrem schwerer Gewichte, viel Staub und Arbeitsbereiche mit hoher Feuchtigkeit – die Umgebung in Gießereien stellt für Mensch und Maschine eine enorme Belastung dar und erfordert maximale Robustheit.

Hinzu kommen hohe Anforderungen an Produktqualität, Reproduzierbarkeit, Flexibilität in der Produktion, an Stückzahl und Taktung. Mit dem Einsatz moderner Robotersysteme in diversen Produktionsabschnitten können Gießereien sich fit machen für die Zukunft und ihre globale Wettbewerbsfähigkeit sichern.

Mit dem einheitlichen Auftritt auf der GIFA trat KUKA den Beweis an, dass die Bündelung von Kompetenzen und Erfahrungen im Gießereiumfeld weit reichende Vorteile für den Kunden bedeutet: Standardisierte Hardware- und Softwarelösungen sind aus dem Gesamt-Portfolio modular wählbar, um Gießereikunden genau die Lösung zu bieten, die ihren Anforderungen entspricht.