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Entladeautomation für Hans Weber
Die Fakten
Für einen Hersteller von Zahnrad- und Getriebetechnik automatisiert KOCH Steuerungstechnik den Entladeprozess einer Bürstmaschine der Hans Weber Maschinenfabrik.
Ein KUKA IONTEC KR 50 R2500 übernimmt die bearbeiteten Teile und legt sie geordnet in Drahtkörbe mit vorstrukturierten Schächten ab – schnell, lagerichtig und prozesssicher.
Die Lösung wurde vollständig in eine bestehende Produktion mit manueller Vorbearbeitung integriert. Dank modularer Komponenten des Lader 5.0 Systems und der durchgängigen Planung per digitalem Zwilling ließ sich die Anlage präzise abstimmen, schnell realisieren und einfach erweitern.
Für den Kunden bedeutet das: konstante Taktzeiten, ergonomische Entlastung, minimale Stillstände – und eine Automatisierung, die wirtschaftlich überzeugt und technisch mitwächst.
Das Projekt
Im ursprünglichen Zustand war der Produktionsbereich stark von manuellen Abläufen geprägt. Prozessschritte wie Entladen, Ausrichten oder Beschriften waren nur teilweise integriert, personengebunden und störanfällig. Es fehlte an strukturiertem Materialfluss und klarer Linienverantwortung.
Ziel der Automatisierung war es, diesen Bereich grundlegend zu stabilisieren: weniger Fehler, höhere Verfügbarkeit und spürbare Entlastung für das Personal – in Form einer möglichst autonomen, robusten und erweiterbaren Lösung.
Genau an der kritischsten Stelle der Prozesskette setzt die Automatisierung an: Die Werkstücke kommen direkt aus dem Härteofen – verzundert, verschmutzt und unmarkiert. Nach dem manuellen Einlegen in die Bürststation werden sie ausgerichtet, gelasert und in Leerkörben abgelegt. Ab hier übernimmt der bewährte Lader 5.0.
Der Roboter entnimmt die Teile und legt sie taktzeitoptimiert in definierte Schächte innerhalb von Drahtkörben ab – bereit für die Weiterverarbeitung. Die Taktanforderung war hoch: Ein Werkstück alle zwei bis drei Sekunden, bei minimalem Platzangebot. Um diese Dynamik beherrschbar zu machen, wurde von Anfang an mit einem digitalen Zwilling gearbeitet. Mit Visual Components (Software für 3D-Fabrikplanung und – simulation) ließ sich das gesamte Layout inklusive Bewegungsprofilen und Schnittstellen frühzeitig simulieren und absichern.
Die Umsetzung vor Ort erfolgte in weniger als einer Woche. Die Gesamtprojektlaufzeit lag bei sechs Monaten – typisch für KOCH-Projekte, die auf modularer Struktur, durchgängiger Simulation und klaren Verantwortlichkeiten basieren.
Das Ergebnis: eine leistungsstarke Automationslösung, die sich reibungslos in den Prozess integriert, die Verfügbarkeit erhöht und die Grundlage für weitere Ausbaustufen schafft – technisch klar, wirtschaftlich solide, zukunftssicher.
anforderungen an das projekt
Reibungslose Integration in bestehende Prozesse
Die Automatisierung musste exakt an den manuellen Vorprozess anschließen – ohne diesen zu behindern oder umzubauen. Das System sollte sich vollständig in die vorhandene Produktionsumgebung einfügen und nahtlos mit der bestehenden Bürstmaschine und den Ablagetischen zusammenarbeiten.
Hohe Taktzeit bei minimalem Platzangebot
Aus der Bürststation wird alle zwei bis drei Sekunden ein Werkstück bereitgestellt. Trotz beengter Platzverhältnisse musste die Automatisierung exakt takten, sicher greifen und fehlerfrei ablegen – ohne Engpässe oder Kollisionen.
Reduzierung von Fehlern, Stillständen und manueller Belastung
Die neue Lösung sollte dazu beitragen, typische Schwachstellen manueller Prozesse zu vermeiden: Beschädigungen an Werkstücken, falsch ausgeführte Ablagen oder unklare Zuständigkeiten. Gleichzeitig galt es, die Produktionsverfügbarkeit zu erhöhen und das Bedienpersonal gezielt zu entlasten – besonders im Mehrschichtbetrieb.
Zukunftssichere Erweiterbarkeit durch modulare Struktur
Schon in der Projektplanung war klar: Die Lösung soll nicht bei der reinen Entladung enden. Ziel war ein System, das später um Prüf-, Wasch- oder Palettierstationen erweitert werden kann – ohne Neudesign, einfach durch Ergänzung weiterer Module innerhalb der bestehenden Zelle.
Die erste Phase Planung und Konzeptfreigabe
Bereits in der Angebotsphase entwickelt KOCH Steuerungstechnik ein praxistaugliches Automatisierungskonzept – passgenau auf den Prozess des Kunden abgestimmt. Dabei kommen ausschließlich bewährte Module aus dem firmeneigenen Baukasten zum Einsatz. Statt teurer Sonderkonstruktionen genügen meist kleine Anpassungen, um eine Lösung zu schaffen, die technisch funktioniert, wirtschaftlich tragfähig ist und sich bei Bedarf einfach erweitern lässt.
Auf Basis der Rahmenbedingungen – Werkstückposition, Taktzeit, Platzverhältnisse – werden die passenden Komponenten ausgewählt, kombiniert und digital zu einer durchgängigen Roboterzelle zusammengesetzt. Diese frühe Planungsphase endet nicht mit einem Zeichnungssatz, sondern mit einer klar strukturierten, abgestimmten Lösung.
Den Abschluss der Konzeptphase bildet eine interaktive Konstruktionsfreigabe in Virtual Reality: Statt statischer Ansichten taucht das Projektteam gemeinsam mit Werksleitung, Instandhaltung und späteren Bedienern in die geplante Anlage ein – begehbar, erlebbar, überprüfbar. Laufwege, Sichtlinien, Sicherheitsabstände und Ergonomie lassen sich direkt vor Ort in der VR-Brille beurteilen. Feedback fließt unmittelbar in das Modell ein – so entsteht eine Lösung, die in der Praxis überzeugt und von Anfang an mitgetragen wird.
Der digitale Zwilling ist bei KOCH Steuerungstechnik kein Bonus – er ist zentrales Werkzeug in Planung, Simulation und Umsetzung. Bereits im Vertrieb entsteht mit Hilfe firmeneigener Bibliotheken in Visual Components ein funktionales Modell, das dem finalen Zellenlayout zu rund 80 % entspricht.
Dabei wird nicht nur der Roboter simuliert, sondern der gesamte Materialfluss betrachtet – vom vorherigen Prozess bis zur Weiterverarbeitung. In der Simulation werden auch reale Abläufe wie Bedienerwege, Leerkorbtransporte oder ergonomisch kritische Bewegungen sichtbar gemacht. So lassen sich Engpässe früh erkennen und Alternativen direkt testen.
Der digitale Zwilling entwickelt sich über alle Projektphasen hinweg weiter (siehe X-in-the-Loop-Ansatz). Neue Werkstückvarianten, alternative Szenarien und optimierte Bewegungen werden integriert, bis das Modell stabil ist. Roboterprogramme werden in Visual Components finalisiert, Schnittstellen definiert und in komplexeren Fällen sogar NC-Achsen über BECKHOFF TwinCAT integriert – inklusive Live-Verhalten von Sensorik, Aktorik und Bedienoberfläche.
Das Ergebnis: ein ganzheitlich getestetes Automatisierungssystem, das nicht nur auf dem Papier funktioniert, sondern schon vor der ersten Schraube in der Praxis durchdacht ist. Für Kunden bedeutet das mehr Sicherheit, weniger Anpassungsaufwand – und ein reibungsloser Start in die automatisierte Produktion.
Die zweite Phase Detailkonstruktion und Fertigung
Aus dem digitalen Zwilling entstand im nächsten Schritt das reale Anlagenlayout. Da KOCH Steuerungstechnik auf bewährte Module aus dem eigenen Systembaukasten zurückgreifen konnte, waren nur minimale Anpassungen erforderlich – keine aufwendigen Neukonstruktionen, sondern gezielte Feinarbeit: etwa bei der Anbindung an vorhandene Ablagetische oder bei der Geometrie des Korbgreifers.
Als KUKA Systempartner profitierte KOCH in dieser Phase von der engen technischen Abstimmung mit dem Roboterhersteller. Ob Aufbau, Integration, Traglastauslegung oder Logistik – jede Schnittstelle wurde sauber geplant und umgesetzt. Diese vertrauensvolle Zusammenarbeit stellte sicher, dass alle mechanischen und steuerungstechnischen Komponenten perfekt zusammenspielten.
Die Fertigung erfolgte mit hoher Eigenleistung und bewährter Qualitätssicherung im Haus. So konnte sichergestellt werden, dass die Anlage beim Kunden später nicht nur funktioniert, sondern im besten Sinne reibungslos.
Die dritte Phase Montage
Die Montage der Anlage vor Ort verlief reibungslos und in bemerkenswert kurzer Zeit. Dank der sorgfältigen Vorbereitung, des modularen Aufbaus und der vorab getesteten Komponenten konnte das gesamte System innerhalb weniger Tage installiert werden – ohne nennenswerte Unterbrechungen im laufenden Betrieb.
Das Team von KOCH Steuerungstechnik arbeitete dabei Hand in Hand mit den Expert*innen von KUKA. Im Rahmen des kollaborativen Anlagenbaus unterstützte KUKA den mechanischen Aufbau und sorgte für eine nahtlose Integration des Roboters in die Zelle. Alle Schnittstellen – von der Stromversorgung über die Pneumatik bis hin zur Sicherheitslogik – griffen exakt ineinander.
Die praxisnahe Konstruktion und der modulare Aufbau zahlten sich aus: Positionieren, ankoppeln, verschrauben – statt wochenlangem Aufbau genügte ein kurzer, konzentrierter Einsatz, um die Anlage in Betrieb nehmen zu können.
Die vierte Phase Programmierung und Inbetriebnahme
Nach dem Aufbau der Anlage wird das in Visual Components entwickelte Roboterprogramm direkt auf die Steuerung übertragen. Die Bewegungsabläufe, Positionen und Übergaben wurden zuvor so realitätsnah simuliert, dass sie ohne grundlegende Anpassungen übernommen werden können.
Die Inbetriebnahme erfolgt dadurch zügig und strukturiert. Wo früher tagelange Programmierarbeiten vor Ort nötig waren, reichen heute meist wenige Stunden. Alle Bewegungen sind durch den digitalen Zwilling vorab abgesichert – unerwartete Probleme treten kaum noch auf.
Für den Kunden bedeutet das: eine schnelle Produktionsaufnahme, stabile Abläufe ab dem ersten Tag und die Sicherheit, dass die Anlage exakt das leistet, was zuvor definiert und freigegeben wurde.
- Benutzerfreundlicher HMI-Zugriff über Tablet und Handy
- Browserbasierte Systeme mit offenen Schnittstellen
- Einzigartiges Doku-Wiki-System für eine einfache und effiziente Dokumentation der Anlagen
Produktkatalog Diese modularen Komponenten und Teilsysteme für den automatisierten Entladeprozess wurden bei dem Projekt verwendet
Modularer Schacht für Bodenroller mit manueller Positionierung und Arretierung (1/4 Palette)
Mit dem ‚Be- und Entladeschacht für Bodenroller‘ bietet Koch Steuerungstechnik eine robuste und modular erweiterbare Lösung zur Optimierung Ihrer Produktionsprozesse. Diese hochwertige Lösung, hergestellt aus massiver Stahl-Schweißkonstruktion, bildet eine zuverlässige Basis für die Automatisierung Ihrer Werkzeugmaschinen.
Durch die stationäre Platzierung des Schachts an einem festen Ort entfallen aufwändige Schnittstellen, sodass der Roboter die Teile problemlos abholen kann. Die integrierte Sensorik und Pneumatikversorgung liefern wichtige Informationen über den Status des Schachts, wie beispielsweise den Zustand der Klappe, um potenzielle Sicherheitsrisiken zu minimieren.
Die Vorteile des ‚Be- und Entladeschachts für Bodenroller‘ von Koch Steuerungstechnik sind vielfältig. Er erhöht die Autonomie der Maschinen erheblich, ermöglicht eine klare Trennung von Roh- und Fertigteilen und minimiert Stillstandzeiten durch kontinuierliches Nachbestücken der Anlage.
Unser ‚Be- und Entladeschacht für Bodenroller‘ verbessert die Effizienz und Sicherheit Ihrer Fertigungsumgebung und trägt zur Steigerung der Wettbewerbsfähigkeit Ihres Unternehmens bei. Optimieren Sie die Produktion Ihrer Kunden mit dieser innovativen Lösung und erreichen Sie eine höhere Effizienz und Sicherheit in der Fertigungsumgebung.
- Verwendbar zur Entnahme von Rohteilen, Zwischenlagerung leerer Körbe und zum Abstapeln von Fertigteile
- Korbgröße [BxL]: 400 x 600 mm
- Max. Gewicht pro Korb: bis 25 kg
- Stapelhöhe: Höhe Bodenroller (180 mm) + 1000 mm Stapelhöhe
Arbeitstisch – Standfuß schwer
Für schwere Ablageaufgaben, wie beispielsweise bei der Korbablage, wurde der ‚Arbeitstisch – Standfuß schwer‘ entwickelt.
Dieser zeichnet sich durch eine Schweißkonstruktion mit angebrachter Adapterplatte aus. Über die Adapterplatte können unterschiedlichste Aufbauten angebracht werden, wodurch der Standfuß flexibel eingesetzt werden kann. Zum exakten Ausrichten des Tisches wurden Nivellierfüße verbaut. Durch seine Pulverbeschichtung bietet dieser Standfuß ein ansprechendes Design. Eine angebrachte Energieversorgung bestehend aus einer Ventilbatterie, Powerverteilung sowie zwei 8-Kanal-Digital-Eingängen ermöglicht die Versorgung von Pneumatik sowie Sensorik.
- Anschlussmöglichkeiten: EtherCAT Box, 4/4-Kanal-Powerverteilung / EtherCAT Box, 8-Kanal-Digital-Eingang, 24V DC, 3 ms, M8 Pneumatik
- Ablagegewicht: ab 50 kg
Grundplatte Korbablage
Passend zu den Arbeitstischen bietet KOCH Steuerungstechnik auch eine Korbablage, von der aus der Roboter die Werkzeugmaschinen bestücken kann. Die Korbablage besteht aus zwei Ablageplätzen für Ihre Drahtgitterkörbe. Auf der einen Seite befinden sich unbearbeitete Werkstücke und auf der anderen Seite können die fertig bearbeiteten Werkstücke abgelegt werden. Von dort aus können die fertig bearbeiteten Drahtgitterkörbe über einen Roboter dem Ladersystem zugeführt werden.
Selbstverständlich können die Korbablagen an Ihre eigenen Drahtgitterkörbe angepasst werden. Über Sensoren wird überprüft, ob die Körbe auch lagerichtig vom Roboter abgelegt werden.
- Max. Korbgröße: 600 x 410 mm
- Verstellbare Zentrierung
- Sensoren zur Erkennung der Lage der Körbe
Korbgreifer
Um die Werkstückträger des Ladersystems dem Ablagetisch zuführen zu können, wurde der Korbgreifer entwickelt. Mithilfe einer angebrachten Zentrierung fährt der Roboter mit dem Korbgreifer über einen Werkstückträger. Eine angebrachte Gabellichtschranke erkennt die Körbe, woraufhin der Roboter auf die entsprechende Position fährt. Ist diese erreicht, schließen die geführten Greifgabeln und verriegeln den Korb. Durch das (optional) angebrachte Schnellwechselsystem kann der Korbgreifer mit dem Roboter verbunden werden. Eine Ausgleichseinheit sichert den Greifprozess ab. Über die angebrachten Zentrierbuchsen kann der Korbgreifer auf einem Wechselbahnhof abgelegt werden.
- Sensoren zur Erkennung der Körbe
- Auslenkung Ausgleichseinheit axial 10 mm
- Auslenkung winkelig +/- 12°
- Auslenkung rotatorisch +/- 25°
- Max. Kraft Fz Ausgleichseinheit 2700 N
- Max. Korbgröße: 600 x 410 mm
- Max. Transportgewicht: 50 kg