Der 3D-Sensor versetzt den Zweiarm-Roboter in die Lage, Werkstücke abwechselnd zu greifen und präzise abzulegen.

Der 3D-Sensor versetzt den Zweiarm-Roboter in die Lage, Werkstücke abwechselnd zu greifen und präzise abzulegen.Fraunhofer IPA

Individuelle Konsumgüter, sinkende Produktlebenszeiten und kurze Entwicklungszyklen – die Herausforderungen in produzierenden Unternehmen sind groß. Schüttgut in Kisten wird heute überwiegend manuell entladen oder mechanisiert vereinzelt. Die Folgen: körperliche Belastung für die Mitarbeiter und hohe Kosten für Werkstückträger. Die mechanisierte Vereinzelung anhand von Rütteltöpfen oder Fördertechnik eignet sich meist nur für Kleinteile und ist wenig flexibel. Um Taktzeiten zu senken und den Automatisierungsgrad zu erhöhen, wünschen sich viele Kunden daher flexible Roboter für die Vereinzelung: Sie sind schnell, flexibel und prozesssicher, entlasten die Mitarbeiter und senken die Kosten.

Am Fraunhofer IPA haben Wissenschaftler ein neues automatisiertes Vereinzelungs- und Zuführsystem entwickelt, das diese Anforderungen erfüllt. Die Besonderheit: Das Robotersystem ist zweiarmig. „Es hat einen entscheidenden Vorteil: Der Zweiarmroboter kann unsortiert gelagerte Werkstücke abwechselnd und damit schneller aus der Kiste greifen und entnehmen. Dadurch können Unternehmen den ‚Griff in die Kiste‘ beispielsweise auch bei der Zuführung von Kleinteilen einsetzen, bei denen sich die notwendigen Taktzeiten in der Vergangenheit häufig nicht erreichen ließen“, erläutert Felix Spenrath, Projektleiter in der Abteilung Roboter- und Assistenzsysteme. „Am Beispiel der Entnahme von Werkstücken aus Kleinladungsträgern werden wir auf der Automatica erstmals demonstrieren, wie das zweiarmige Zuführsystem funktioniert“, sagt Spenrath.

Kollisionsfreie und sichere Bahnplanung

Überlagerung von Getriebewellen mit den zugehörigen Messdaten und Visualisierung detektierter Werkstücke.

Überlagerung von Getriebewellen mit den zugehörigen Messdaten und Visualisierung detektierter Werkstücke.Fraunhofer IPA

Auf Basis eines stationären oder robotergeführten 3D-Sensors erfolgt eine Entnahmeplanung mit der am Fraunhofer IPA entwickelte Software bp3. Die Software ermöglicht Robotern und anderen Handhabungskinematiken den automatisierten ‚Griff in die Kiste‘ für beliebige Anwendungsfälle. In weniger als einer Sekunde kann der 3D-Sensor die Situation in der Kiste erfassen und die darin befindlichen Werkstücke lokalisieren. Anschließend berechnet das System, welches Bauteil entnommen werden kann, ohne dass der Greifer mit dem Kistenrand oder anderen Objekten kollidiert. Die Simulation des Entnahmevorgangs trägt maßgeblich zur hohen Prozesssicherheit des Gesamtsystems bei.

Die Software bp3 ist mit mehreren Sensortypen und Robotern kompatibel sowie für unterschiedliche Werkstückgeometrien einsetzbar. „In der einfachsten Variante konfiguriert das Fraunhofer IPA das Softwaresystem für die Anwendungen vor. Für erfahrene Anwender und Systemintegratoren besteht die Möglichkeit, das System mit geringem Aufwand selbstständig auf neue Bauteile zu erweitern und an neue Rahmenbedingungen anzupassen“, sagt Spenrath. Das System ist darüber hinaus bedienerfreundlich. Schon nach einer kurzen Schulung können die Nutzer problemlos damit arbeiten.