Robot cell – an upgrade by two apprentices

The MAPAL training centre is now home to the new robot cell. For Marvin Schuster (18) and Philipp Raab (19), both of whom are training to become mechatronics engineers, it is the perfect device to learn from. This is because a robot combines all the disciplines they will need to master in their future profession: mechanics, electrical engineering and computer science.

The machining cell arrives at the training centre as early as the beginning of 2020: a large glass box standing on a mobile trolley. The cell contains the robot as well as various components that a robot needs to carry out certain tasks. The device cannot be put into operation right away though, since, shortly after its arrival, the first lockdown due to the coronavirus pandemic takes place, and the team at the training centre has to teach all of the trainees in digital form for several weeks.
 

Martin Ernsperger works at MAPAL in the area of production technology and automation. He‘s been heavily involved in robotics for five years and supervises Philipp and Marvin in this area of training. Tobias Dambacher is also participating in the „Robots in Training“ project. Tobias has already completed his training as an industrial mechanic and gained his first professional experience over the past three years. When a training appointment with the robot manufacturer Fanuc is scheduled, the four finally get the opportunity to take a closer look at the robot cell for the first time. The 6-arm robot is a training cell intended for training centres, schools and other teaching facilities. It can be used to teach basic skills in programming and how to operate robots. „In terms of training, the cell was perfect, but our internal manufacturing processes, such as a tool change on machines or laser measurement, could not be simulated with it,“ Ernsper¬ger explains. „There just wasn‘t enough space for that.“

The team decides to upgrade and rebuild the cell:

• It should be possible to simulate company-specific processes in tool production in preparation for the future use of robots in individual production areas. 
• The robot should be also so easy to operate that even beginners without any previous knowledge can manage it. 

It was a good year later before Marvin and Philipp, together with Martin Ernsperger, Tobias Dambacher and Uwe Hessler, Head of Training and Further Education at MAPAL, got to present the result of their work. For this purpose, they invited the representatives of the companies involved in the project as well as the teachers of the technical school to an on-site meeting. Marvin and Philipp had first dealt with the instructions for operating the robot cell. They added their own texts as well as explanatory pictures to make it easier to handle. „This gave us a good understanding of the subject matter.“ In the next step, they doubled the size of the robot cell‘s housing. Now, there was room inside for new components: a mountable machine door with collision detection, small format zero-point clamping systems, storage systems for grippers and tools, a tool change adapter, a laser measuring system, a second control cabinet as well as buttons and switches to complement the control panel. 

Marvin and Philipp manufactured the mechanical parts themselves at the training centre. For the electronics and the programming of the software as well as for selecting additional components, the team worked closely with the Technical School of Aalen and the companies Fanuc and Mössner. Mössner is a supplier of special solutions in the fields of general machining, automation technology and robotics.

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 und Philipp sind stolz auf ihre Leistung und konnten sich viel Wissen rund um den Roboter aneignen. Wie wichtig das ist, wissen die Experten. Die Automatisierung und der Einsatz von Robotern werden die Produktion langfristig verändern. Umso wichtiger sei es, den Nachwuchs frühzeitig vorzubereiten. Das Thema müsse noch stärker in Schule und Ausbildung verankert werden. „MAPAL hat gezeigt, wie es geht“, sagte Jens Mühlegg, Technical Sales Support Universities and Education Centers bei Fanuc. Studiendirektor Thomas Dietrich und Jens Kinzler, Lehrer Abteilung Metall, beide unterrichten an der Technischen Schule Aalen, bezeichneten die Zusammenarbeit als ein Musterbeispiel für eine gelungene Lernkooperation. „Das ist Lernen am realen Objekt“ kommentierte Christian Kunz, Leiter Forschung und Entwicklung bei Mössner, den gelungenen Umbau.

Die aufgerüstete Roboterzelle wird nun auf breiter Front im Einsatz sein: Alle Auszubildenden, ob zum Zerspanungsmechaniker, zum Industriemechaniker oder zum Mechatroniker, werden im Ausbildungszentrum von MAPAL an diese innovative Technologie herangeführt. 

Philipp und Marvin stehen derweil in ihren Abschlussprüfungen. Ihre Ausbildungszeit wurde wegen guter Leistungen um ein halbes Jahr auf drei Jahre verkürzt. Und Tobias Dambacher will sich weiterqualifizieren. Im Herbst beginnt er die Ausbildung zum Techniker in der Fachrichtung Mechatronik und Automatisierungstechnik. Die Schule hat ihm eine Aufnahmezusage erteilt.