Die vierte industrielle Revolution verlangt nach Flexibilität und der Fähigkeit, sich wechselnden Herausforderungen schnell anpassen zu können. Manche Unternehmen haben sich diesem Schritt in der Automatisierungstechnik bereits gestellt – Stichwort Mensch-Roboter-Kollaboration. Flexible und kollaborierende Roboterarme, wie die von Universal Robots, reagieren adaptiv, passen sich neuen Situationen ohne großen Aufwand an und arbeiten gemeinsam mit dem Menschen, anstatt ihn aus der Werkshalle zu verdrängen.
Dynamisches Duo in der Praxis
Dazu ein Blick in die Praxis: Das Unternehmen Trelleborg Sealing Solutions benötigte an seinem dänischen Standort dringend effiziente Methoden, um seine Produktion von jährlich rund 100.000.000 Dichtungen zu verbessern. Denn die Kunden verlangen höhere Produktqualität und schnellere Lieferzeiten, bei gleichzeitig sinkenden Preisen. Hinzu kam die wachsende Konkurrenz am Weltmarkt. Aber auch die eigenen Betriebe in Niedriglohnländern setzten die dänische Fabrik unter Druck. Trelleborg Sealing Solutions fand die Lösung in 42 Leichtbaurobotern. Mit ihnen nahmen die Auftragseingänge so stark zu, dass zusätzliche 50 Mitarbeiter eingestellt wurden. Dass sich die Zusammenarbeit zwischen Mensch und Roboter aber nicht von jetzt auf gleich in Produktionen einführen lässt, ist verständlich. Es ist eine neue Offenheit nötig und auch eine gewisse Zeitspanne, um ein Umdenken zu ermöglichen. Ein Mehrwert ist, dass die flexiblen Roboterarme nicht mehr zur klassischen Industrieroboter-Generation gehören, vor denen Menschen in der Produktion geschützt werden müssen. Die neuen Leichtbauroboter dienen als Assistenten, die Arbeitsplätze komfortabler machen, repetitive Aufgaben übernehmen und damit Mitarbeitern mehr Zeit für relevantere Aufgaben, z.B. in der Qualitätssicherung bieten. Wie aber sieht der perfekte Partner für ein dynamisches Duo zwischen Mensch und Maschine aus?
Partner in der Produktion
In der Automatisierung geht es immer stärker in Richtung von Produktionsassistenten, die leicht, platzsparend und intuitiv bedienbar sind und damit ohne großen Zeitverlust und mit hoher Effizienz integriert werden und neue Aufgaben schnell übernehmen können. Bei den Roboterarmen von Universal Robots können neue Aufgaben im sogenannten Teach-Modus schnell und unkompliziert programmiert werden. Dem Roboterarm werden dabei die einzelnen Wegpunkte, die er anfahren soll, Schritt für Schritt gezeigt. Dabei führt der Programmierer den Arm per Hand an die einzelnen Punkte, die über ein Touchpad gespeichert werden. Auch Mitarbeiter, die in der Automatisierungstechnik unerfahren sind, können die Programmierung schnell durchführen. Die üblichen hohen Kosten für aufwendige Programmierung, lange Schulungen und das Einrichten teurer Abschirmzellen entfallen. Natürlich muss der Partner in der Produktion auch dem Thema Sicherheit gerecht werden. Die TÜV-zertifizierten Leichtbauroboter sind mit internen Kraftregelungen und bis zu 15 individuell justierbaren Sicherheitsfunktionen ausgestattet. Dadurch können sie nach erfolgreich abgeschlossener Risikoanalyse zumeist ohne oder nur mit minimalen Schutzvorrichtungen betrieben werden. Der Roboter überwacht fortlaufend die Ströme in seinen mittels Gleichstromservomotoren angetriebenen Gelenken. Aus den jeweiligen Strömen und noch einigen anderen gemessenen Parametern kann der Roboter die auf ihn wirkenden Kräfte bestimmen. Diese vergleicht er in Echtzeit mit den aufgrund der Physik erwarteten statischen und dynamischen Kräften. Kommt es doch einmal zu einer unerwarteten Kollision, stimmen diese beiden Werte durch den erhöhten mechanischen Widerstand nicht mehr miteinander überein. Der Roboter stoppt sofort. Bei den Knickarmrobotern von Universal Robots genügt je nach Einstellung und Modell bereits eine Krafteinwirkung von lediglich 50 oder 100N, um den automatischen Sicherheitsstopp einzuleiten.
4.000 Leichtbauroboter im Einsatz
Die Leichtbauroboter sind seit 2008 auf dem Markt. Seitdem wurden über 4.000 Stück weltweit in den verschiedensten Anwendungen integriert – rund 80% arbeiten ohne Schutzzaun in nächster Nähe zum Menschen. So zum Beispiel auch beim spanischen Hersteller von Motorradzubehör SHAD. Dort arbeitet ein Roboterarm an zwei Werkbänken direkt gegenüber von zwei Mitarbeitern in der Montage. Er dreht nacheinander insgesamt 35 Schrauben in den Seitenkoffer, während die Mitarbeiter weniger repetitive und körperlich anstrengende Aufgaben übernehmen und dem Roboter die zu verarbeitenden Teile bereitstellen. Durch die Automatisierung gelang es dem Unternehmen nicht nur die Zeit für den Schraubprozess um die Hälfte zu verkürzen, sondern auch die Qualität des immer mit der gleichen Kraft und Präzision verschraubten Produkts zu verbessern. Universal Robots bietet mit den sechsachsigen Roboterarmen UR3, UR5 und UR10 eine ganze Familie an Produktionsassistenten. Die sechsachsigen Knickarmroboter sind nach ihrer Tragkraft benannt und heben bis zu 3, 5 oder 10kg. Mit durchschnittlich 195 Tagen bieten die Roboter die branchenweit kürzeste Amortisationszeit. Im März wurde der UR3 vorgestellt, der mit nur 11kg Gewicht als Leichtbauroboter für Einsätze auf dem Werktisch konzipiert ist. Damit sollen insbesondere die Unternehmen einen Zugang zur Automatisierung erhalten, denen eine Umsetzung bislang durch eingeschränkte räumliche Kapazitäten verwehrt geblieben ist. Einsatzmöglichkeiten ergeben sich beispielsweise für die besonders schnell getaktete Elektroindustrie. Denn dort müssen Firmen ihre Fertigungsstraßen regelmäßig umstellen können, um eine sich verändernde Produktpalette in millionenfachen Stückzahlen herzustellen, sobald die Nachfrage anzieht. Der UR3 arbeitet mit einer Wiederholungsgenauigkeit von 0,1mm und kann den ganzen Produktionsprozess hinweg gleichbleibend viel Druck ausüben. Alle seine Drehgelenke verfügen über eine 360°-Rotation sowie eine endlose Rotation an der Werkzeugschnittstelle. Damit ist er ein passender Assistent in der Montage, beim Polieren, Leimen oder Schrauben.
