Mit Low-Cost-Automatisierungslösungen können Unternehmen jeder Größe beispielsweise Probleme bei der Qualitätskontrolle lösen und die Palettierung beschleunigen. (Bild: WrightStudio - stock.adobe.com)
Die Automatisierung schreitet in vielen Branchen fort. Aber für einige Aufgaben sind Menschen nach wie vor besser geeignet als Maschinen. Die für uns Menschen typische Geschicklichkeit ist beispielsweise in der Inspektion gefragt, vor allem dann, wenn es um Objekte geht, die schwierig zu handhaben sind, und wenn Fehler leicht zu sehen oder zu fühlen sind. Solche Objekte sind beispielsweise Kunststoffformteile oder Textilien.
Doch eine unvollständige Automatisierung kann unverhältnismäßig teuer sein und die erwartete Investitionsrendite für die Automatisierung auf inakzeptables Niveau drücken. Oft bieten dann kleine Scara-Roboter einen Ausweg aus dem Dilemma. Mit ihren relativ niedrigen Preis eignen sie sich als Ergänzung für leichte Kommissionier- und Verpackungsaufgaben. Mit etwas Fantasie lässt sich die Reihenfolge der Prozessschritte so anpassen, dass optimale Ergebnisse erzielt werden, wie die nachfolgenden Beispiele zeigen.
Beispiel 1: Durchsatz und Qualität steigern
Vor kurzem half Yamaha einem Hersteller, der Spritzgussteile für industrielle Anwendungen herstellt, ein Problem bei der Qualitätskontrolle zu lösen, das die Produktivität beeinträchtigte. Die Lösung bestand im Einsatz eines Scara-Roboters der YK-XE-Serie, der mit dem Bildverarbeitungssystem RCXiVY2+ und einem elektrischen Greifer der YRG-Serie ausgestattet ist, und die Mitarbeiter bei der Inspektion der Formteile unterstützt. Mithilfe des Roboters waren die Prüfer in der Lage, Gussfehler zu erkennen und deren Ursachen genau zu bestimmen, sodass sie schnell behoben werden konnten. Neben der Qualitätsverbesserung trug die Integration des Roboters in den Prozess auch zur Steigerung der Produktionsleistung bei.
Was war das Problem?
Das Problem der Qualitätskontrolle ergab sich aus der Tatsache, dass ein einziger Mitarbeiter für die Inspektion und Verpackung der Artikel verantwortlich war, die von einer Spritzgussmaschine mit mehreren Formnestern produziert wurden. Ein Entnahmeroboter holte am Ende jedes Spritzgießzyklus alle Teile aus der Maschine und legt sie auf ein Transportband. Das Förderband ließ alle Formteile in einen Behälter fallen, aus dem der Bediener sie einzeln entnahm, prüfte und palettierte.
In dieser Situation war es dem Prüfer nicht möglich, wiederkehrende Fehler bis zur verursachenden Kavität in der Spritzgießmaschine zurückzuverfolgen. Dies hatte zur Folge, dass eine große Anzahl fehlerhafter Einheiten produziert wurde, bevor die Ursache gefunden war. Dadurch wurden nicht nur Ressourcen verschwendet, sondern es bestand auch eine erhöhte Wahrscheinlichkeit dafür, dass fehlerhafte Einheiten das Werk verlassen.
Um die Qualitätskontrolle zu verbessern, hätte der Bediener die Kavität, aus der ein fehlerhaftes Teil stammt, identifizieren müssen. Dies übersteigt die Möglichkeiten eines einzelnen Mitarbeiters, der unter dem Druck steht, die Teile mit hoher Geschwindigkeit zu entnehmen und zu verpacken. Ein anderer Ansatz wäre gewesen, jedes Formteil zu prüfen, wenn es aus seiner Kavität ausgeworfen wird, bevor es zusammen mit den anderen Teilen auf das Transportband gelegt wird. Dies hätte wahrscheinlich aber mehrere Prüfer erfordert, was die Gesamtkosten der Herstellung erhöht hätte.
Unternehmen schafft Lowcost-Roboter an
Die Unternehmen erarbeiteten deshalb eine andere Lösung des Problems: Sie installierten einen YK-XE-Scara-Roboter. Dieser entnimmt die Teile direkt vom Förderband und palettiert sie mit hoher Geschwindigkeit. Auf diese Weise bleiben die Teile in der gleichen Reihenfolge, in der sie aus ihren Kavitäten gekommen sind.
Jeder geprüfte und als fehlerhaft erkannte Artikel wird somit direkt der verursachenden Kavität zugeordnet, was eine schnelle Behebung der Ursache ermöglichte. Das integrierte Bildverarbeitungssystem RCXiVY2+ verfolgt die Position und Ausrichtung von bis zu 100 Teilen gleichzeitig auf dem Transportband, damit der Roboter jedes Formteil schnell und präzise greift und palettiert.
Beispiel 2: Bildverarbeitung einsetzen ohne Spezialwissen
In einem anderen Fall ging es um ein Unternehmen, das große Mengen elektronischer Anzeigen herstellt, die in der Fahrzeuginstrumentierung verwendet werden. Eine solche Anzeige besteht aus einer bestückten Leiterplatte, einem Zeiger-Mechanismus, einem siebgedruckten Zifferblatt und elektrischen Anschlüssen. Das Team wollte Scara-Roboter einsetzen, um die Produktion effizienter zu machen. Die Roboter sollten die montierten Einheiten, die von der Fertigungslinie kommen, schnell entnehmen und palettieren. Die Paletten werden dann zum nächsten Bearbeitungsschritt transportiert.
Automatisierungsquote: Wo arbeiten die meisten Roboter?
Global betrachtet arbeiten im Schnitt 74 Roboter pro 10.000 Mitarbeiter in der Fertigungsindustrie. Das gab die International Federation of Robotics (IFR) in der jüngsten Statistik bekannt. Klicken Sie sich durch und sehen Sie, wie die Roboterdichte laut IFR weltweit verteilt ist.
Was war das Problem?
Es war ein Bildverarbeitungssystem erforderlich, um sicherzustellen, dass die Komponenten richtig ausgerichtet sind, damit sie fehlerfrei palettiert werden. Aus früheren Projekten wussten sie, dass die Integration eines Bildverarbeitungssystems als Teil einer automatisierten Handhabungslösung teuer und zeitaufwändig ist. Zudem erforderte der Einstieg in die Technologie bei vorherigen Projekten umfangreiches Expertenwissen. Im vorliegenden Fall war der Bildverarbeitungsspezialist zufällig an eine andere Abteilung ausgeliehen. Ihn vorzeitig für dieses Projekt zurückzuholen, kam nicht infrage.
Wofür brauchen Roboter Bildverarbeitungssysteme?
Robot-Vision kann viele industrielle Prozesse verbessern. Neben der Verfolgung von Produkten, die von einem Förderband entnommen werden sollen, hilft sie auch bei der Ausrichtung von Teilen für die anschließende Palettierung. Weitere Anwendungen sind das Anbringen von Etiketten auf Bauteilen, sodass sie auf jedem Teil an der gleichen Stelle und in der gleichen Ausrichtung angebracht werden, auch wenn die eingehenden Werkstücke unregelmäßig angeordnet sind.
Die Bildverarbeitung kann auch Prozesse wie das Auftragen von Verbrauchsmaterialien wie Klebstoff oder Flüssigdichtung unterstützen, indem sie erkennt, ob das Werkstück schief liegt, und eine Korrektur der Auftragungskoordinaten ermöglicht. Im Allgemeinen kann die Bildverarbeitung Montageaufgaben wie das Verschrauben vereinfachen, indem sie die Position von Befestigungslöchern schnell erkennt und dazu beiträgt, die korrekte Ausrichtung von Teilen vor dem Einsetzen oder Verbinden sicherzustellen.
Robotergestütztes Bildverarbeitungssystem als Lösung
Das robotergestützte Bildverarbeitungssystem RCXiVY2+ trug dazu bei, diese Herausforderung zu meistern. Das Kameramanagement und die Bildverarbeitung sind in die Steuerung RCX340 integriert, auf der auch die Roboterapplikation läuft. Die Kamera kann auf dem Roboter oder auf einer eigenen Halterung montiert werden. Das System verfügt über spezielle Bildverarbeitungsbefehle, die die Programmierung vereinfachen.
Das Team richtete das System innerhalb kurzer Zeit ein und nahm es in Betrieb. Die Integration dauerte nur etwa ein Fünftel der Zeit, die mit herkömmlicher Bildverarbeitungstechnologie erforderlich gewesen wäre. Nach dem Einschalten und der automatischen Kalibrierung ist das System in acht Minuten einsatzbereit. Eine dedizierte Busleitung ermöglicht hohe Datenübertragungsraten und vermeidet Latenzzeiten.
Was lässt sich aus diesen Beispielen schlussfolgern?
Die relativ geringen Kosten kleiner Scara-Roboter für leichte Produktions- und Verpackungsaufgaben ermöglichen flexiblere Ansätze für die Einführung der Automatisierung in der Industrie. Bei geschickter Anwendung können Roboter Informationen liefern, die zur Verbesserung der Prozesssteuerung und zur Aufrechterhaltung des Produktionsflusses beitragen. Da kleine Scara-Roboter relativ günstig sind, können sie auch bei kleineren Stückzahlen oder im Rahmen von Low-Cost-Automatisierung eingesetzt werden.
Die industrielle Bildverarbeitung ist in vielen Handhabungs- und Verpackungsanwendungen eine entscheidende Ressource. Die Verlagerung der Bildverarbeitungssteuerung in die Robotersteuerung mit roboterspezifischen Bildverarbeitungsbefehlen kann die Integration beschleunigen und vereinfachen und die Systemleistung verbessern.
Unternehmen jeder Größe können nun Roboter in ihre Aktivitäten integrieren und sie zur Unterstützung der Mitarbeiter und zur Beschleunigung sich wiederholender oder monotoner Aufgaben einsetzen.
Yamaha Motor Europe N.V.
Quelle: Yamaha Motor Europe N.V.
