Primus Präzisionstechnik aus dem niedersächsischen Bückeburg fertigt mit 110 Mitarbeitern Sondergetriebe für Kunden aus Automotive, Gebäudeautomatisierung und Medizintechnik. Seit vielen Jahren automatisiert und digitalisiert Primus möglichst viele Prozesse, um auch bei großen Stückzahlen die Wiederholgenauigkeit und Prozessstabilität hoch zu halten.
So auch bei einem kraftgeregelten Pick-and-Place- bzw. Fügeprozess, bei dem aus mehreren Einzelteilen Kleingetriebe für einen Automotive-Kunden entstehen: Hier gilt es, drei Wellen und fünf Zahnräder in ein Getriebegehäuse einzubauen. Rund 250 000 dieser Getriebe stellt Primus pro Jahr her – bisher manuell. Geschäftsführer Thorsten Völz: „Besonders wichtig ist, dass alle Bauteile vollständig und korrekt verbaut werden. Und da ist der Mensch leider manchmal das schwächste Glied.“
Daher entschied sich Primus, diesen Produktionsschritt via Roboter zu automatisieren. Allerdings konnte sich Primus dafür keine geeignete Sondermaschine bauen lassen. Denn wegen der hohen Variantenvielfalt und der gewünschten Intelligenz war das nicht für das geplante Budget zu haben. „Für eine Standardapplikation hätten wir die perfekte Maschine bekommen, die taktoptimiert 100 000 Teile produziert“, so Völz. „Aber dann hätten wir auch keinen Einfluss auf Änderungen, Modifikationen und Varianten gehabt. Weil wir flexibel bleiben wollten, haben wir uns entschieden, trotz noch fehlender Robotik-Vorerfahrung unsere erste Roboterzelle hausintern in Angriff zu nehmen“, resümiert der Geschäftsführer.
Software als Schlüssel
Primus stattete den Roboter mit einer Kamera und einem Kraft-Momenten-Sensor aus. „Mittels der Sensorik haben wir dem Roboter das Sehen und Fühlen beigebracht“, erzählt Thorsten Völz. Um die Zahnräder und Wellen zu handhaben, kam noch ein individuelles Greifersystem dazu. Der Schlüssel für das reibungslose Zusammenspiel aller Teile war dann die Artiminds-Software Robot Programming Suite (RPS).
„Wir haben nach einer Programmierumgebung gesucht, um nicht direkt den Quellcode anfassen zu müssen“, sagt Völz. „Dabei fungierte die RPS als Schnittstelle, die die komplette Peripherie miteinander koppelt.“ Mit der RPS-Software lassen sich auch komplexe Sensor-Anwendungen einfach umsetzen. Anwender programmieren den Roboter per Drag&Drop aus vordefinierten Bausteinen, den Robotercode dazu schreibt die Software selbstständig. So lassen sich Greifer, Kraftsensoren, Bildverarbeitungssysteme und die SPS-Kommunikation ganz einfach integrieren.
Sascha Schwier, Technischer Leiter bei Primus Präzisionstechnik 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.“
Die Softwarelösung von Artiminds war für Primus ein wichtiger Baustein, um die Anforderungen zu realisieren, ergänzt Völz. „In einem klassisch programmierten Umfeld hätten wir deutlich mehr Testzyklen und einen deutlich längeren Entwicklungszeitraum benötigt.“
Intuitive Programmierung
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. RPS sorgt für eine einheitliche Programmierstruktur.“
Auch bei der Lösung von kniffligen Herausforderungen kann die Software mit ihren Wizards schnelle und einfache Hilfe leisten. „Artiminds RPS ist sozusagen eine prall gefüllte Werkzeugkiste“, sagt Castien. „Daraus konnten wir uns bedienen und kamen schnell und sicher zum gewünschten Ergebnis, etwa mit der Spiralfunktion.“ Dieser in der RPS angelegte Baustein ermöglicht dem Roboter die kraftgeregelte Suche nach dem Steck- und Fügeplatz für die Zahnräder und Wellen. „Wenn es für eine benötigte Funktion mal keinen Baustein gab, hat der Artiminds-Support immer schnell und unkompliziert geholfen, einen Lösungsweg zu finden“, lobt Castien.
Optimierung und Fernwartung
Um die Anlage im laufenden Betrieb im Auge zu behalten, setzt Primus ein weiteres Produkt von Artiminds ein: die Analysesoftware Learning & Analytics for Robots (LAR). Diese Software liefert detaillierte Auswertungen und Daten über den Produktionsprozess und analysiert dazu Daten der Roboterbewegungen, der Kraft-Momenten-Messungen und der Bildverarbeitung sowie die Fehlercodes. Angereichert mit Prozessinformationen aus den RPS-Bausteinen kann Primus die Daten zielgerichtet für die zu lösende Aufgabe interpretieren und Optimierungen ableiten. Primus nutzt die LAR einerseits zur Prozessüberwachung und zur Fehleranalyse, andererseits aber auch, um 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 aber gezeigt, dass die beiden Systeme trotzdem nicht gleich laufen.“ Mittels dieser Daten konnte Castien die Präzision bis in den 100stel Bereich nachjustieren.
Zusammenarbeit auf Augenhöhe
So konnte Primus Präzisionstechnik mit den Softwarelösungen von Artiminds genau die flexible Roboterzelle umsetzen, die das Unternehmen für die vollautomatische Montage der Kleingetriebe benötigte. Völz: „Wir konnten die Prozessqualität von ca. 90 auf fast 100 Prozent erhöhen. 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.“
Auch die vertrauensvolle Zusammenarbeit auf Augenhöhe hat die Niedersachsen begeistert. „Wir sind gemeinsam an den Aufgaben gewachsen“, sagt Castien. „Wenn Herausforderungen da waren, haben wir 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.“
Artiminds Robotics GmbH
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