Mithilfe der Automatisierung von Prozessen lassen sich Planzeiten verkürzen und Mitarbeiter entlasten, insbesondere bei körperlich anspruchsvollen Tätigkeiten, die wiederholt erfolgen. Wie der Einsatz von Robotik beim Wechsel von Walzen an einer Ringspinnmaschine gelingen kann, haben die Textil vernetzt-Kollegen vom Sächsischen Textilforschungsinstitut (STFI) im Projekt mit der Wagenfelder Spinnereien GmbH untersucht.

Im Mittelpunkt der Zusammenarbeit stand die Simulation der Umgebung, in der der Roboter zum Einsatz kommen soll. Hierzu musste sichergestellt werden, dass der Roboter sowohl die 15 Kilogramm schweren Walzen als auch den Austausch in einer Höhe von zwei Metern an den Ringspinnmaschinen bewältigen kann. Bislang führten die Mitarbeiter von Wagenfelder diesen Prozess manuell und im Zwei-Stunden-Takt bei 16 Walzen an sechs Ring-Spinnmaschinen aus. Zunächst hat das STFI-Team die Produktionsumgebung in der 3D-Software Google SketchUp mit den originalen Abmessungen dreidimensional nachgebildet. Anschließend wurden die Komponenten in die Simulationsumgebung  von VisualComponents übertragen, worin Fertigungszellen und Produktionslinien nachgebildet und Roboterabläufe getestet werden konnten. Dabei stand den Kollegen ein großer Katalog von Robotern und zusätzlichen Peripheriegeräten zur Verfügung. Einen Greifer, der die Walzen an ihren Enden aufnimmt, musste jedoch selbst gestaltet werden.

Das STFI hat hierfür mehrere Varianten ausprobiert unter der Voraussetzung, dass das bei Wagenfelder zum Einsatz kommende System die Walzen nacheinander aus dem Materialanstellwagen entnehmen und in die Aufnahme der Spinnmaschine einlegen kann. Die Spinnmaschine verfügt über 13 Aufnahmen, so müssen die Walzen entlang der gesamten Spinnmaschine eingelegt werden. Da die Spinnmaschinen symmetrisch zum Mittelgang aufgestellt sind, kann der Walzenhubautomat somit gleich zwei dieser Maschinen bedienen. Hierfür prüften die Kollegen zunächst den Einsatz eines Roboters, der sowohl eine große Reichweite als auch ein hohes Gewicht hat, um die Walzen zu heben. Alternativ betrachtet wurde auch ein Achssystem, das an einen Portalroboter angelehnt ist. Im nächsten Schritt wurden die Vor- und Nachteile eines Roboterpositionierers sowie eines fahrerlosen Transportsystems unter die Lupe genommen. Eine wichtige Rolle hat zudem der Greifer gespielt, ersetzt er doch die menschliche Hand im Prozess des Walzenwechsels und stellt die Schnittstelle zwischen Roboter und Werkstück dar. Die Kollegen gestalteten hierfür einen U-förmigen Greifer, der die Walzen an seinen Gabelenden aus dem Wagen entnimmt und einlegt. Abschließend begutachtete das Team noch die Sicherheitsvorkehrungen rund um den Gefahrenbereich an der Spinnmaschine.

Im nächsten Schritt werden die Ergebnisse den Wagenfelder Spinnereien übergeben. Das Unternehmen wird sich für eine konkrete Implementierung des Systems erneut mit den Kollegen vom STFI in Verbindung setzen.

Erfahren Sie hier mehr zum Projekt „Automatisierung des Walzenwechsels mittels Hubautomatik“.