Ein Leitfaden zur einfachen Automatisierung

Wann lohnt sich ein Roboter?

Die Automatisierung mit kollaborierenden Robotern (kurz: Cobots) ist ein zunehmend gefragtes Mittel, um Abläufe in der gesamten Wertschöpfungskette zu optimieren. So kommt es, dass Betriebe sich oftmals die Frage stellen, bei welchen Prozessen sie mit dem Einsatz der Technologie starten können. Drei einfache Überlegungen reichen aus, um den Einstieg erfolgsbringend zu gestalten.

Bild: Universalrobots

Jedes Fertigungsszenario ist einzigartig. Und doch sieht sich jedes produzierende Unternehmen der gleichen Herausforderung gegenüber: die prozesssichere und wirtschaftliche Herstellung seiner Produkte. Bestimmte Arbeitsschritte können manuell ausgeführt schnell zu unliebsamen wie unrentablen Ressourcenfressern werden. Wer diese Prozesse jedoch gezielt zu automatisieren weiß, dem ist ein Wettbewerbsvorteil garantiert. Der entscheidende Vorteil: Kollaborierende Roboter können die gleiche Bewegung viele Stunden lang wieder und wieder mit höchster Präzision und konstant ausführen. So steigern sie die Produktivität, reduzieren den Ausschuss und entlasten ihre menschlichen Kollegen, sodass diese sich stärker wertschöpfenden Tätigkeiten widmen können.

Drei zentrale Überlegungen zum Roboter-Einsatz

Um zunächst die Automatisierungspotenziale in ihrer Wertschöpfungskette zu identifizieren, sollten sich Unternehmen folgende Aspekte vor Augen führen:

• die Prozess-Anforderung
• die Umgebungs-Anforderung
• die Werkstück-Anforderung

1. Die Prozess-Anforderung

Die ersten Gedanken zum potenziellen Cobot-Einsatz sorgen dafür, jene Bewegungsabläufe zu identifizieren, die es zu automatisieren lohnt. Mögliche Fragen können lauten:

• Ist ein spezieller Prozess monoton, repetitiv und vielleicht sogar ergonomisch ungünstig?
• Kostet seine händische Ausführung bislang wertvolle Arbeitszeit?
• Bremst er womöglich den Produktionsablauf?

Genau bei solchen Tätigkeiten verbirgt sich in der Regel Optimierungspotenzial, denn Mitarbeiter sind dafür meist überqualifiziert. Oft lassen sich Fachkräfte für diese Arbeiten gar nicht erst finden.

Bild: Universalrobots

Solche Erfahrungen machte auch der Mittelständler Baumruk & Baumruk, ein metallverarbeitender Betrieb mit Sitz in der Nähe der bekannten „Bierstadt“ Pilsen in Tschechien. Dem Mangel an qualifiziertem Personal wirkt das Unternehmen durch den Einsatz zweier Cobots von Universal Robots (UR) entgegen. „Natürlich kann nicht alles sinnvoll und effektiv automatisiert werden, aber wo immer wir Potenzial sehen, Routineaufgaben zu reduzieren, versuchen wir, dies zu tun“, erklärt Martin Baumruk, Geschäftsführer von Baumruk & Baumruk. Während die UR10-Roboterarme Kleinteile in CNC-Maschinen platzieren, minimieren sie Wiederholungs- und Routinearbeiten für die Belegschaft im Werk. Kapazitäten für höherwertige Aufgaben entstehen.

Ob Montage, Pick & Place, CNC oder Verpacken: Die kollaborierenden Roboter von UR können jede nur denkbare Aufgabe, die eine Traglast bis zu 10 Kilogramm erfordert, automatisieren:

• Durch ihre sechs Gelenke mit 360-Grad-Rotation können sie die Bewegung eines menschlichen Arms reibungslos nachahmen.
• Mit ihrer Wiederholgenauigkeit von etwa 0,1 mm sorgen Cobots für kurze Zykluszeiten selbst wenn es um die Automatisierung anspruchsvoller, hochpräziser Bewegungsabläufe geht.
• Ihre einfache Programmierung und kurze Einrichtungszeit machen sie zur erschwinglichen Lösung – für die Kleinstserienfertigung und Kleinstbetriebe, die den Einsatz von Roboter meist noch für zu kostspielig halten.

2. Die Umgebungs-Anforderung

In einem nächsten Schritt ist es ratsam, einen Blick auf den potenziellen Einsatzort des kollaborierenden Roboters zu werfen:

Wie gestaltet sich die Stellfläche und der Arbeitsradius?

• Betriebe sollten bei der Anschaffung eines Cobots auf seine Standfläche achten. Bei den meisten Modellen ist diese so kompakt konzipiert, dass sich die Technologie selbst in begrenzten Umgebungen uneingeschränkt implementieren lässt.
• Die variablen Arbeitsradien der Modelle sorgen wiederum für einen passgenauen Einsatz. Kompakte Tischroboter, wie z.B. der UR3, erledigen oft die kleinteiligen Aufgaben. Größere Roboterarme verfügen über Reichweiten von bis zu 1,3 Metern, so der UR10, und eigenen sich besonders für Prozesse, wo der Abstand zwischen den Betriebsbereichen ausgedehnt ist.

Bild: Universalrobots

Auch bei der Gustav Hensel GmbH und Co. KG, einem Hersteller von Elektroinstallations- und Verteilungslösungen, entschied man sich deswegen bei einem Automatisierungsprojekt zur Palettierung vom Kabelabzweigkästen für einen UR10. „Wenn der Roboter die Verpackungseinheiten ganz nach unten auf eine Palette stellen muss, ist sein umfangreicher Arbeitsradius enorm wichtig“, erklärt Christoph Kaiser, Leiter der Kunststofffertigung bei Hensel.

Soll eine Interaktion mit oder in unmittelbarer Nähe zum Menschen stattfinden?

• Entscheidend ist ebenso, inwiefern der Roboter mit den Mitarbeitern interagieren muss. Oftmals gilt es Aufgaben zu automatisieren, die in einer kleinteiligen Abfolge von Prozessen eingebunden sind, bei der der Mensch eine nicht zu vernachlässigende Rolle einnimmt.
• Unternehmen sollten also bei ihrem zukünftigen Roboterkollegen immer auch die korrekte Abwicklung einer Risikobeurteilung beherzigen. Wird diese erfolgreich abgeschlossen, können Cobots ohne oder mit nur minimaler Schutzumhausung dem Menschen die Handhabung von Bauteilen unmittelbar abnehmen und ihm im direkten Miteinander etwa Komponenten zur Weiterverarbeitung reichen.

3. Die Werkstück-Anforderung

Schließlich sollten Betriebe bei der Konfiguration ihrer Roboter-Applikation die Beschaffenheit der zu handelnden Werkstücke betrachten.

• Ob filigrane Montageteile, empfindliche Werkstoffe oder schwere Baukomponenten: Ausgestattet mit den passenden Peripherie-Produkten können Cobots fast jedes Werkstück bewegen oder bearbeiten.
• Jedoch sollte bei der Anschaffung eines kollaborierenden Roboters grundsätzlich immer auch seine Modulschnittstelle im Blick behalten werden – denn entscheidend ist, dass sich Endeffektoren und Co einfach und schnell am Roboterarm montieren lassen.

Bild: Universalrobots

Die Vielfalt an Peripherie-Produkten und damit einhergehenden Einsatzszenarien kennt Nichrominox nur zu gut. Das französische 37-Mann-Familienunternehmen produziert Sterilisationssysteme für Zahnärzte. Dabei unterstützen vier UR5-Roboter die Belegschaft an drei verschiedenen Produktionslinien – in der Montage sogar in unmittelbarem Teamwork mit dem Bediener. Hier ist der Roboterarm mit einem Zwei-Finger-Greifer sowie Kraft-Momenten-Sensor ausgestattet, um eine sensitive Interaktion zu gewährleisten. Denn: Muss ein Cobot ultrafiligrane Komponenten handeln können, ist es sinnvoll zusätzliche Sensoren oder Vision Systeme zu Rate zu ziehen. Durch sie kann das Greifen, Halten und Ablegen von Teilen verstärkt optisch oder haptisch kontrolliert werden.

„So viel Zubehör? Das macht eine Roboter-Anwendung viel zu kompliziert.“

Ein Einwand, der schnell zunichte gemacht werden kann, wenn Betriebe bei ihrem Cobot darauf achten, dass seine Bedienoberfläche für ergänzende Software bzw. Plugins ausgelegt ist. Damit können sie die Kommunikation zwischen den einzelnen Modulen garantiert reibungslos steuern.
Und: Mit einer entsprechenden Recherche ist auch dieser letzte Schritt hin zur Automationslösung eine Leichtigkeit – Hersteller beginnen dafür, die Peripherie-Produkte in Online-Portalen systematisch darzustellen. Ein Beispiel findet sich im Universal Robots+ Showroom, mit dem UR seinen Kunden eine umfangreiche Auswahl an zertifizierten Greifern, Software und Zubehör bietet, die garantiert mit den Cobots kompatibel sind.

In diesem Sinne: Auf ein gutes Automatisieren!

Autor: Helmut Schmid Geschäftsführer der Universal Robots (Germany) GmbH und General Manager Western Europe. Seine berufliche Laufbahn begann der Diplom-Ingenieur (FH) als Applikationsingenieur bei der Denso Automotive Deutschland GmbH.

 

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