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Von Schrauben und Schweißen über Palettierung bis hin zu Maschinenbeschickung: Mit dem Aufkommen von Cobots sind die Roboter-Einsatzgebiete deutlich vielfältiger geworden. (Bild: item)

Leichtbauroboter wie Cobots sind heutzutage in vielen industriellen Bereichen im Einsatz. Das verdanken sie in erster Linie ihrer Flexibilität, die unter anderem die einfache Integration in bestehenden Produktionsbereichen ermöglicht.

Zudem entfallen hier die sonst üblichen Schutzeinrichtungen für Industrieroboter und auch die benötigten Stellflächen fallen wesentlich kleiner aus. Geringes Eigengewicht erweitert die Einsatzgebiete der Roboter ebenfalls – beispielsweise lassen sie sich auf mobile Gestellkonstruktionen montieren. Solche Roboter können innerhalb einer Schicht sowohl schrauben als auch schweißen.

Weiteren maßgeblichen Anteil an der Flexibilität von Cobots haben neben der einfachen Programmierbarkeit auch die grafische Benutzerführung und die große Auswahl an Endeffektoren (EOAT = End-of-Arm-Tooling). Somit sind die Roboter etwa in der Lage, repetitive und ergonomisch belastende Aufgaben wie die Montage und das Sortieren von Bauteilen und Schüttgut in der manuellen Produktion oder die Palettierung und Maschinenbeschickung zu übernehmen.

Mitarbeiter werden dadurch gezielt entlastet. Im kostenfreien Whitepaper von item Industrietechnik finden Sie eine kompakte Einführung in die Welt der Leichtbauroboter, inklusive aller Vorteile und typischer Anwendungsszenarien.

Roboter schrauben und schweißen – und entlasten somit Mitarbeiter gezielt

Es gibt einige Montagearbeiten, die für Menschen aus ergonomischer Sicht nicht empfehlenswert sind. So wird bei Schraubvorgängen beispielsweise das Handgelenk stark belastet. Müssen zusätzlich unergonomische Körperhaltungen eingenommen werden, um zur gewünschten Position zu gelangen, verstärkt sich die Belastung. Roboter können beim Schrauben Abhilfe schaffen: Dank ihrer zahlreichen Bewegungsachsen können sie selbst die schwierigsten Schraubpositionen einnehmen.

Dabei erreichen Roboter auch nach mehrfachen Schraubvorgängen das richtige Drehmoment. Über eine kameraunterstützte Steuerung oder über Kraft-Momenten-Sensoren können Mitarbeiter weiterhin beteiligt sein und die exakte Positionierung des Schraubers vornehmen. Dadurch werden unter anderem die am Werkzeug oder am Roboterarm wirkenden Kräfte gemessen und in verwertbare Signale für den Cobot umgesetzt.  

Werden Roboter zum Schweißen benötigt, sind verschiedene Ansätze möglich. Zum einen lassen sich die Roboter in völlig neu konzipierte Schweißkabinen integrieren. Zum anderen ist auch die Montage eines Cobots auf eine vorhandene Schweißwerkbank möglich. Die Platzierung auf einer mobilen Gestellkonstruktion zwischen sich gegenüberstehenden Schweißwerkbänken ist ebenfalls denkbar.

In der Praxis können Mitarbeiter an der einen Werkbank fertig geschweißte Teile entnehmen und diese im Anschluss neu bestücken. An einer zweiten Werkbank bearbeitet der Cobot indes das nächste Bauteil. Ob effiziente Arbeitsteilung, einfache Programmierung von Schweißpunkten oder die Vielzahl bereits vorhandener Endeffektoren zum Schweißen – diese Vorteile machen Schweißroboter auch für Kleinserien attraktiv.

Palettierung als weiteres beispielhaftes Roboter-Einsatzgebiet

Mehr als 1.000 palettierte Verpackungseinheiten und mehrere Tonnen Gewicht in einer Schicht: Das ist das Leistungsvermögen eines mit Sauggreifern ausgestatteten Roboters. Möglich macht das unter anderem die grafischen Benutzerführung eines Leichtbauroboters, die sich recht einfach programmieren lässt. Cobots können außerdem schnell zum eigenständigen Handling neuer Paketmaße befähigt werden. Dazu führen Mitarbeiter den Roboterarm im Lernmodus von Hand, wodurch Bewegungsprofile erstellt werden, die umgehend einsetzbar sind.

Zur Steigerung der Wertschöpfung im Unternehmen trägt bereits die einfache Palettierung mit einem Roboter in diesem Einsatzgebiet bei. Die Integration in komplexere Abläufe im Verpackungsprozess – wie dem Bündeln von Kartons – erhöht den praktischen Nutzen eines Coobots zusätzlich. Zunächst platziert der Leichtbauroboter mehrere Pakete in einer Umreifungsmaschine.

Nach erfolgter Bündelung legt er sie auf einer Europalette ab. Hierbei erweist sich der geringe Anspruch an die Stellfläche als Vorteil: So kann der Cobot einfach zwischen zwei Paletten platziert werden. Er palettiert unterbrechungsfrei weiter, während der Mitarbeiter bereits die volle Palette abtransportieren kann.

Vorteile von Cobots im Bereich der Maschinenbeschickung

Auch die Maschinenbeschickung zählt zu den besonders anschaulichen Einsatzgebieten von Leichtbaurobotern. Weitestgehend problemlos können die immer gleichen Bewegungen ausgeführt werden – und zwar über einen praktisch unbeschränkten Zeitraum. Die dabei erreichte Wiederholgenauigkeit ist für den Menschen nahezu unmöglich.

In der laufenden Produktion bedeutet das: Erhöhung des Durchsatzes, gleichbleibende Produktqualität und Schutz der Mitarbeiter vor Verletzungen. Da die Bestückung der  Abkant- oder Prägepresse mit neuen Rohlingen nicht mehr Aufgabe des Mitarbeiters ist, kann er sich stattdessen anderen wertschöpfenden Tätigkeiten in der Produktion zuwenden, bei denen die Konzentrationsfähigkeit weniger schnell erschöpft ist.

Ist ein Cobot erfolgreich auf einer mobilen Roboterinsel montiert, kann er an die unterschiedlichsten Positionen geschoben werden – und damit auch an die Stellen, die sonst vom Mitarbeiter bei der Maschinenbeschickung eingenommen werden. Um Werkstücke möglichst exakt greifen und platzieren zu können, wird der Roboter bei der Programmierung an definierten Fixpunkten arretiert.

Auch die Ausrüstung mit Kamerasystemen und einer KI-unterstützten Steuerung ist bei der Maschinenbeschickung möglich – ähnlich wie bei der Montage oder dem Sortieren von Schüttgut. Dies erlaubt es dem Cobot, eine nicht ganz exakte Positionierung selbstständig zu korrigieren. Im Umfeld von CNC-Fräsen sowie beim Umgang mit scharfen und spitzen Werkstücken ist ein enstpechendes Sicherheitskonzept Pflicht. Mitarbeiter müssen im Umfeld von Cobot und Maschine sicher weiterarbeiten können. Eine Möglichkeit besteht darin, den Cobot mit einer mobilen Maschinenkabine einzuhausen.

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