Trends wie „Same-Day-Delivery” und anspruchsvolle Kundenwünsche zeigen klar und deutlich: Starre Produktionsanlagen halten den Bedingungen heutiger Produktionsprozesse nicht mehr Stand. Die Forderung nach individualisierten Produkten – kombiniert mit einem verkürzten Lebenszyklus – führt dazu, dass wir die Werkzeuge der Zukunft neu denken müssen.
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Aber wie können wir heute die Industrie von morgen gestalten? Und wie sieht das Hilfsmittel der Produktion von morgen aus und welche Anforderungen muss diese erfüllen? Die Antwort: Mithilfe von Werkzeugen, die sich den stetig ändernden Anforderungen ad-hoc anpassen. Es bedarf eines Instruments, das jederzeit oder binnen Minuten an einen neuen Einsatzort versetzt werden oder neu programmiert werden kann. So werden Produktionsspitzen abgefedert und die Anpassungsfähigkeit der Produktion erhöht. Das ermächtigt Unternehmen zu einer bedarfsgerechten Produktion, die auch einer fluktuierenden Nachfrage stand hält – Roboter als Werkzeuge, Seite an Seite mit den Mitarbeitern als aktive Teilnehmer.
Wesentliche Anforderungen an das Werkzeug von morgen sind adaptive Möglichkeiten an beiden Enden des Roboters – denn zentral für die Ausübung der neuen Aufgabe für den Roboter ist die Geschwindigkeit der Inbetriebnahme der neuen Anwendung. Nur mit einer kurzen Umrüstzeit auf die neue Tätigkeit kann der Roboter zum Tool werden, das flexibel eingesetzt werden kann. Die Adaption muss dabei an zwei Stellen des Roboters erfolgen:
- Ein Ende ist die Werkzeugschnittstelle des Roboterarms, an der das jeweilige Werkzeug anschließt. Diese Schnittstelle erlaubt eine Verbindung mit diversen Geräten und eröffnet dem Roboterarm eine Vielzahl an Anwendungen.
- Am anderen Ende befindet sich die Plattform des Roboters, durch die der Roboterarm seine Stabilität findet. Entweder der Roboter wird mit vier Schrauben am Boden fixiert, oder man montiert ihn auf eine mobile Basis.
- Was den Roboter aber überhaupt dazu ermächtigt, als universelles Werkzeug für alle Szenarien die Produktion zu unterstützen, ist die einfache Programmierung. Die patentierte Technologie von Universal Robots sorgt dafür, dass die Bediener der Roboterarme diese auch ohne Programmierungserfahrung mit intuitiver 3D-Visualisierung schnell einrichten und bedienen können. Ein schönes Beispiel hierfür ist FME Feinmechanik AG, ein Zulieferbetrieb in der Präzisionsmechanik und Medizintechnik. Binnen 30 Minuten können Mitarbeiter auch ohne Programmier-Kenntnisse damit Roboter für neue Aufgaben einsetzen.
Flexibel dank leichter Programmierung
Mobile Roboterflotten im Praxis-Check
Scott Fetzer Electrical Group aus Tennessee ist ein ideales Beispiel für den Einsatz von Robotern als Werkzeuge. Die kollaborierenden Roboterarme arbeiten hier direkt Hand in Hand mit den Mitarbeitern als mobile Roboterflotte und unterstützen die Werker je nach Bedarf – heute biegt ein Roboter Metallblech, übermorgen übernimmt er Pick & Place-Aufgaben. Wenn die Mitarbeiter am Morgen eintreffen, werden tagesaktuell die Arbeitsaufträge für sie ausgedruckt, und sie fahren die Roboter dann zu jenen Arbeitseinsätzen, die an dem betreffenden Tag zu erledigen sind – die Implementierungszeit der Roboter wurde so um 50 Prozent reduziert.
Darüber hinaus wurde durch die Roboterarme die Produktionsleistung des Unternehmens um 20 Prozent verbessert und kann nun zusätzlich für die Lebenszyklusprüfung der Produkte aufgewendet werden. Aufgrund ihrer einfachen Bedienbarkeit lassen sich die Roboter leicht für eine neue Aufgabe konfigurieren. Die Tatsache, dass die Roboter von Universal Robots umstationiert und nach erfolgreich durchgeführter Risikoanalyse ohne oder mit nur minimaler Schutzvorrichtung direkt neben menschlichem Bedienpersonal eingesetzt werden können, stellt eine radikale Veränderung im Vergleich zu den traditionellen Industrierobotern dar. Üblicherweise werden diese fest verdrahtet zwischen Sicherheitsabsperrungen und abgeschirmt von Menschen positioniert. Die Roboterarme sind einerseits auf Rollen angebracht, und andererseits verfügt die Werkzeugschnittstelle über ein Wechselsystem, so dass verschiedene Tools angebracht werden können.
Auch beim Schweizer Unternehmen FME Feinmechanik AG ist der Bachmann FeedMaster (BFM) im Einsatz, der sich auf Rollen montiert, innerhalb kürzester Zeit an einer anderen Maschine einsetzen lässt. Neben der zusätzlichen Flexibilität kommt den Roboterarmen hier eine entscheidende Bedeutung im Arbeitsalltag zu: Zusätzlich zur körperlichen Entlastung wird die Zeitersparnis bei den Kollegen der FME Feinmechanik AG als der größte Mehrwert empfunden.
Je nach Einsatz kann der neue Greifer am Roboter blitzschnell adaptiert werden. Dieses „Plug and Play“ verabschiedet den Gedanken eines stationären Roboters nicht, aber ergänzt ihn um eine weitere Komponente, in dem es Einsatz und das Variieren flexibel ermöglicht. So wird der Roboter zum multifunktionalen Werkzeug. Befindet sich der Roboter, wie im Beispiel bei Scott Fetzer, auf Rollen, so heißt es nur noch: einstecken und loslegen. Und zwar für jedermann. Auch ohne Programmiererfahrung können die Roboter von Universal Robots mit intuitiver 3D-Visualisierung schnell eingerichtet und bedient werden.
Ein Werkzeug, das KMU auf die Weltbühne bringt
Die kleinen, leichten Roboterarme sind im Vergleich zu herkömmlichen Industrierobotern zudem eine schnell implementierbare und kostengünstige Alternative. Roboterarme wie der UR3, UR5 und UR10 von Universal Robots werden den heutigen Anforderungen an Wirtschaftlichkeit und Sicherheit gerecht und sind vor allem für kleinere und mittelständische Unternehmen ein wichtiges Mittel. Sie müssen im Angesicht der globalen Wirtschaftsstrukturen wettbewerbsfähig bleiben, Kosten senken und die Produktivität steigern. Den Roboter zeichnen genau diese Eigenschaften aus, und so kann fast jede manuelle Arbeit automatisiert werden – auch wenn es um kleine Chargen und eine schnelle Umrüstung geht:
- Einfache Programmierung: Mitarbeiter zeigen dem Roboter einfach die gewünschten Wegpunkte oder stellen die erforderlichenPositionen mittels Pfeiltaste auf dem benutzerfreundlichen Touchscreen-Tablet ein.
- Schnelles Einrichten: Ein ungeschulter Anwender benötigt gewöhnlich weniger als eine Stunde, um den Roboter auszupacken, aufzustellen und erste Arbeitsschritte einzuprogrammieren.
- Flexibler Einsatz: Die Roboter von Universal Robots sind leicht, platzsparend und problemlos für verschiedene Anwendungen einsetzbar, ohne dass sie ihr Produktionslayout ändern müssen.
- Kollaborierend und sicher: Roboter können gefährliche und eintönige Arbeiten übernehmen, bei denen ihre Mitarbeiter potenziellen Unfall- und Verletzungsrisiken durch wiederholte Beanspruchung ausgesetzt sind. 80 Prozent der Tausenden von UR-Robotern weltweit operieren ohne oder mit nur minimaler Schutzvorrichtung direkt neben menschlichem Bedienpersonal.
- Schnellste Amortisationszeit der Branche: Durch das Einsparen üblicher Kosten für Programmierung, Integration und Abschirmung der Arbeitszellen wird Roboterautomatisierung auch für kleine und mittlere Unternehmen erschwinglich.
- Ob Bohren, Schrauben, Prüfen oder Kleben. Was sich jeder Heimwerker für den Haushalt wünscht, ist nun für Unternehmen Realität. Es gibt ein einziges Werkzeug, das alle Aufgaben erledigen kann. Dabei gibt es keine Idealanwendung, denn der Roboter ist so funktional, dass er in nahezu jeder Anwendung sein Zuhause findet. Das verdeutlicht die breite Palette an Tools, die an die Werkzeugschnittstelle angeschlossen werden kann: Greifer, Sauger, Kamera, Bohrer, Schleifer u. v. m.
Weitere Szenarien in der Produktion
Gängig ist die Anwendung der Roboterarme für Pick & Place-Anwendungen und das Bestücken von CNC-Maschinen. Durch die endlose Rotation an der Werkzeugschnittstelle des UR3, ein Roboterarm mit einer Tragkraft von 3 kg, werden auch Werkbankszenarien wie Schraub- und Bohranwendungen noch einfacher. Auch in der Qualitätskontrolle sind Roboterarme Teil von Prüfsystemen: Der Roboter fährt dabei, ausgestattet mit einer Kamera, verschiedene Positionen ab und übermittelt den Zustand des Geräts an ein Prüfsystem. Oder er hält eine Klebedüse und klebt gewünschte Bereiche.
Universal Robots A/S
Der Autor
Helmut Schmid, General Manager Western Europe, Universal Robots.
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