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Hand in Hand für maximale Flexibilität

Kuka Leichtbauroboter ermöglicht flexible Werkzeugmaschinenautomation
Hand in Hand für maximale Flexibilität

Neue Anforderungen an die Produktion von morgen machen branchenübergreifend neue Produktionskonzepte nötig. Als eine der entsprechenden Schlüsseltechnologien erweist sich dabei die Automatisierung über Industrierobotik – jedoch nicht mehr nur in der Vollautomatisierung. Vielmehr wird ein gleitender Automatisierungsgrad über alle Branchen hinweg an Bedeutung gewinnen. Mensch und Roboter arbeiten Hand in Hand und ergänzen sich mit ihren komplementären Fähigkeiten ideal.

Bei einem Blick auf die Alterspyramide in Deutschland wird schnell deutlich, dass von einer Pyramide keine Rede mehr sein kann. In den nächsten 20 bis 25 Jahren ist die sogenannte Baby-Boomer-Generation (geboren 1955 bis 1975) größtenteils im Ruhestand, eine Nachbesetzung ist bedingt durch die niedrigeren Geburtsraten nicht möglich. Ein Mangel an qualifizierten Arbeitskräften zeichnet sich daher schon heute deutlich ab. Die Lösung: eine automatisierte Produktion.

Zum demografischen Wandel kommen aber erschwerend auch veränderte Anforderungen an die Produktion von morgen dazu: die Variantenvielfalt steigt, Produktlebenszyklen werden immer kürzer, Märkte immer volatiler. Das stellt Unternehmen über alle Branchen hinweg vor neue Herausforderungen in der Produktion.
Gleitender Übergang zwischen Handarbeit und Vollautomatisierung
Produktion in Europa bedeutet heute oft Vollautomatisierung, bei der der Mensch im Wesentlichen bei der Planung und Instandhaltung flexibler Automatisierungslösungen eine Rolle spielt, nicht aber in der Produk- tion selbst. In vielen Fällen ist jedoch ein gleitender Automatisierungsgrad sinnvoll, um den Anforderungen an Stückzahl- und Variantenflexibilität Rechnung zu tragen. Ein Teil der Aufgabe wird dabei von flexiblen Industrierobotern erbracht, ein anderer Teil vom Menschen. Mensch und Roboter arbeiten Hand in Hand und ergänzen sich mit ihren komplementären Fähigkeiten optimal.
Der LBR iiwa – eine völlig neue Robotergeneration
Doch dazu bedarf es einer neuen Generation von Industrierobotern: Der Roboter muss zum einen sensitiv und nachgiebig, aber dennoch mit einer Mechanik und Antriebstechnik für den industriellen Einsatz ausgestattet sein. In der direkten Zusammenarbeit mit dem Menschen müssen Verletzungen des Menschen durch den Roboter sowohl im freien transienten Kontakt als auch im quasi statischen Kontakt in jedem Fall vermieden werden. Der Roboter muss glatte, möglichst großflächige Strukturen aufweisen und darf keine Klemmstellen besitzen. Bei Quetsch-/Klemmgefahr muss er die Kräfte sicher messen und begrenzen sowie in einen Nachgiebigkeitsmodus schalten können, bei freien Fahrten im übrigen Bereich muss die Geschwindigkeit so begrenzt werden können, dass keine Verletzungen bei dynamischer Bewegung entstehen.
Der Kuka Leichtbauroboter LBR iiwa bringt alle Grundvoraussetzungen mit, um als Montageassistent in der Zusammenarbeit mit dem Menschen eingesetzt zu werden. Das zeigt auch der Name des Leichtbauroboters: das Akronym iiwa steht für intelligent industrial work assistant – den intelligenten Helfer für zukunftsweisende Produktionskonzepte. Der LBR iiwa ist sensitiv, nachgiebig, präzise, flexibel und mit einer Mechanik und Antriebstechnik für den industriellen Einsatz ausgestattet. Mit ihm können feinfühlige und komplexe Montageaufgaben automatisiert werden, bei denen der Einsatz von Robotern bisher nicht möglich war.
Mit sieben Achsen dem menschlichen Arm nachempfunden
Der LBR iiwa ist mit sieben Achsen dem menschlichen Arm nachempfunden und kann in Positions- und Nachgiebigkeitsregelung betrieben werden. Diese, kombiniert mit integrierter Sensorik, verleiht dem Leichtbauroboter eine programmierbare Feinfühligkeit. Seine hoch performante Kollisionserkennung und eine integrierte Gelenkmomentensensorik in allen Achsen prädestinieren den LBR iiwa für feinfühlige Fügeprozesse und ermöglichen den Einsatz einfacher Werkzeuge. Aufgrund seines geringen Gewichts, seiner sieben Achsen und der schlanken Bauform ist er ideal für enge Einbausituationen geeignet und lässt sich sehr leicht in Produktionsanlagen integrieren. Nicht zuletzt prädestiniert ihn sein einzigartiges Verhältnis von Traglast zu Eigengewicht für den flexiblen industriellen Einsatz: Bei einem Eigengewicht von 29,5 kg verfügt der Leichtbauroboter über eine Traglast von 14 kg.
Der LBR iiwa ist der erste in Serie gefertigte industrietaugliche Leichtbauroboter, der für eine direkte Zusammenarbeit von Mensch und Roboter geeignet ist. Er erfüllt die Anforderungen des Performance Level „d“ mit Struktur Kategorie 3 und ist der weltweit einzige Roboter, bei dem die Gelenkmomentensensoren in die Mechanik integriert und in sicherer Technik redundant ausgeführt sind. Durch seine Sensitivität schlägt der LBR iiwa ein neues Kapital in der Mensch-Roboter-Kollaboration, also der direkten Zusammenarbeit zwischen Mensch und Roboter, auf. Er agiert als „dritte Hand“ des Bedieners und kann direkt und ohne Schutzzaun mit dem Menschen gemeinsam arbeiten. So kann er den Menschen bei nicht ergonomischer und schwerer Arbeit entlasten.
Mobile Lösung als Entlastung für den Menschen
Der Kuka flexFELLOW, ein LBR iiwa auf einer mobilen Plattform, ist als Springerkonzept in der Produktion einsetzbar. Durch die sensitiven Eigenschaften des LBR iiwa und die Flexibilität des Konzeptansatzes kann der mobile Helfer gemeinsam mit dem Werker Seite an Seite – ohne trennende Schutzzäune – arbeiten. Die sichere Mensch-Roboter-Kollaboration (MRK) trägt dazu bei, dass industrielle Produktionsprozesse effizienter werden. Die Applikation ist zudem ortsflexibel und der Werker hat damit die Möglichkeit, den Kuka flexFELLOW an jeden gewünschten Arbeitsplatz zu schieben und diesen dort etwa Werkzeugmaschinen bestücken zu lassen. Für den Werker entfallen damit Wartezeiten während des Bearbeitungsprozesses, und er kann sich ganz auf andere Aufgaben konzentrieren wie zum Beispiel die Qualitätsprüfung der Bauteile.
Kuka Roboter GmbH www.kuka-robotics.com

Der Autor
Christian Felkel, Product Manager, Kuka Roboter GmbH
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