Roboterzelle – Zwei Azubis rüsten auf

Im Ausbildungszentrum von MAPAL steht sie nun, die neue Roboterzelle. Für Marvin Schuster (18) und Philipp Raab (19), beide sind in der Ausbildung zum Mechatroniker, ist das Gerät das ideale Lernobjekt. Denn ein Roboter vereint alle Disziplinen, die sie in ihrem späteren Beruf beherrschen müssen: die Mechanik, die Elektrotechnik und die Informatik. 

Schon Anfang 2020 trifft die Bearbeitungszelle im Ausbildungszentrum ein: Ein großer, gläserner Kasten, der auf einem fahrbaren Wagen steht. In der Zelle befinden sich der Roboter sowie verschiedene Komponenten, die ein Roboter braucht, um bestimmte Aufgaben auszuführen. In Betrieb nehmen lässt sich das Gerät vorerst nicht, denn wenig später kommt es zum Lockdown und das Team des Ausbildungszentrums muss alle Auszubildenden für mehrere Wochen ausschließlich digital unterrichten.

Martin Ernsperger arbeitet bei MAPAL im Bereich Fertigungstechnologie und Automation. Er beschäftigt sich seit fünf Jahren intensiv mit der Robotik und betreut Philipp und Marvin in diesem Bereich der Ausbildung. Teilnehmer des Projekts „Roboter in der Ausbildung“ ist auch Tobias Dambacher. Tobias schloss seine Ausbildung als Industriemechaniker bereits ab und sammelte in den vergangenen drei Jahren erste berufliche Erfahrungen. Als ein Schulungstermin beim Roboterhersteller Fanuc ansteht, nehmen die Vier die Roboterzelle zum ersten Mal genauer unter die Lupe. Bei dem 6-Arm Roboter handelt es sich um eine Schulungszelle, die für Ausbildungsstätten, Schulen und andere Lehrorte gedacht ist. Mit ihr lassen sich Grundkenntnisse im Programmieren und Bedienen von Robotern vermitteln. „Schulungstechnisch war die Zelle ideal, aber unsere internen Fertigungsprozesse, etwa ein Werkzeugwechsel an Maschinen oder die Laservermessung ließen sich damit nicht simulieren“, erklärt Ernsperger. „Dafür war einfach nicht genug Platz vorhanden.“

Das Team beschließt, die Zelle zu erweitern und umzubauen:

• Es soll möglich sein, betriebsspezifische Abläufe in der Werkzeugfertigung zu simulieren, als Vorbereitung auf den künftigen Einsatz von Robotern in einzelnen Produktionsbereichen. 
• Der Roboter soll so einfach zu bedienen sein, dass auch Anfänger ohne Vorwissen gezielt klarkommen. 

Gut ein Jahr später stellten Marvin und Philipp, gemeinsam mit Martin Ernsperger, Tobias Dambacher und Uwe Heßler, Leiter der Aus- und Weiterbildung bei MAPAL, das Ergebnis ihrer Arbeit vor. Dazu luden sie die Vertreter der am Projekt beteiligten Unternehmen sowie die Lehrer der Technischen Schule zu einem Vor-Ort-Termin ein. Marvin und Philipp hatten sich zunächst mit der Anleitung zum Betrieb der Roboterzelle beschäftigt. Sie fügten eigene Texte sowie erklärende Bilder ein, um sie leichter verständlich zu machen. „Wir konnten uns dadurch gut in die Materie einarbeiten.“ Im nächsten Schritt erweiterten sie das Gehäuse der Roboterzelle um das Doppelte. Nun war Platz für neue Komponenten: Eine montierbare Maschinentür mit Kollisionserkennung, Nullpunktspannsysteme im Kleinformat, Ablagesysteme für Greifer und Werkzeuge, einen Werkzeugwechseladapter, ein Lasermesssystem, einen zweiten Schaltschrank sowie Taster und Schalter als Ergänzung zum Bedienpanel. 

Die mechanischen Teile fertigten Marvin und Philipp im Ausbildungszentrum selbst an. Bei der Elektronik und der Programmierung der Software sowie bei der Auswahl zusätzlicher Komponenten arbeitete das Team eng mit der Technischen Schule Aalen sowie den Firmen Fanuc und Mössner zusammen. Mössner ist Anbieter von Sonderlösungen in den Bereichen des Maschinenbaus, der Automatisierungstechnik sowie der Robotik.

Die einzelnen Prozessschritte bei der Bearbeitung eines Werkzeuges lassen sich mit Hilfe der eingebauten Taster und Schalter auf einfache Weise darstellen. Ideal also für Anfänger. Bei der Präsentation steuert Philipp den Prozess zunächst über ein spezielles Bedienpanel. Vom Öffnen der Maschinentüre, über die Aufnahme des zu bearbeitenden Werkzeugs bis hin zum Einführen in die Spindel. Nach der simulierten Bearbeitung wird das Werkzeug vermessen. Anschließend sortiert es der Greifer wieder in das eingebaute Regalsystem ein. Alles funktioniert auch im Automatikmodus und mit hoher Geschwindigkeit, was Philipp im Anschluss demonstriert. 

Marvin and Philipp are proud of what they‘ve achieved and were able to acquire a lot of knowledge about robots thanks to this project. The experts know how important this is. Automation and the use of robots will change production in the long term. This makes it all the more important to invest in preparing the next generation for this at an early stage. The topic must become more of an integral part in schools and training. „MAPAL has demonstrated how it can be done,“ said Jens Mühlegg, Technical Sales Support Universities and Education Centers at Fanuc. Thomas Dietrich, Director of Studies, and Jens Kinzler, teacher in the metal department, both of whom teach at the Technical School of Aalen, described the collaboration as a prime example of a successful learning cooperation. „This is real hands-on learning,“ Christian Kunz, Head of Research and Development at Mössner, commented on the successful modification.

The upgraded robot cell will be in widespread use now: all the trainees – whether they are training to become cutting machine operators, industrial mechanics or mechatronics engineers – are introduced to this innovative technology at MAPAL‘s training centre.

Meanwhile, Philipp and Marvin are about to take their final exams. Their training period was shortened by half a year to three years because of their good performance. Tobias Dambacher wants to advance his qualifications. In autumn, he will commence his training to become a technician in mechatronics and automation technology. He‘s already been accepted by the school.