Als Industrieroboter werden programmierbare Maschinen bezeichnet, die zur Handhabung, Montage oder Bearbeitung von Werkstücken im industriellen Umfeld eingesetzt werden. Diese Roboter bestehen im Wesentlichen aus dem Arm, dem Manipulator, einem Werkzeug z.B. einem Greifer, sowie einer Steuerungseinheit, die die einzelnen Achsen ansteuert und interpoliert. Nach Norm (VDI 2860) sind Industrieroboter universell einsetzbare Bewegungsautomaten, deren Bewegungen hinsichtlich Bewegungsfolge und Wegen bzw. Winkeln frei (d. h. ohne mechanischen Eingriff) programmierbar und ggfs. sensorgeführt sind.

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Industrieroboter Good 2 Know (PDF)

Am häufigsten werden Industrieroboter in Anwendungen wie Schweißen, Lackieren, Palettieren, Handhabungsaufgaben, Montage und Verpackung eingesetzt. Aufgrund ihrer Flexibilität eignen sie sich aber für die unterschiedlichsten repetitiven Aufgaben. Meist werden mehrere Anwendungen miteinander kombiniert.

Ein Cobot ist eine Wortschöpfung aus collaborative und robot und steht eigentlich für einen Roboter, der kollaborativ mit einem Menschen zusammenarbeiten kann. Der Begriff wird im Gegensatz zum Industrieroboter verwendet, der durch entsprechende Schutzeinrichtungen sicher vom Menschen in der Produktion getrennt wird. Ein Cobot muss entsprechende Kraft-Momenten-Sensoren an den einzelnen Achsen aufweisen. Ein Cobot allein reicht noch nicht für eine kollaborative Anwendung, sondern auch Werkzeug, Bauteil/e sowie alle weiteren Bewegungen müssen vor diesem Hintergrund bewertet und betrachtet werden. Verantwortlich sind der Intergrator bzw. Anlagenbauer, aber auch später der Anlagenbetreiber, sollte eine Veränderung (z. B. anderes Teil) vorgenommen werden.

Beim „Griff in die Kiste“ oder auch „Bin Picking“ greift ein Roboter Teile aus einem ungeordneten Teilevorrat mit Hilfe einer 3D-Kamera bzw. 3D-Bildverarbeitung. Es wird kein zusätzliches Vereinzelungssystem, wie z. B. ein Feeder, verwendet. Neben dem Finden und Erkennen von Teilen in Vorzugslage durch das Kamerasystem muss dabei auch das Greifwerkzeug des Roboters und der Roboterarm, sowie Behälterwände berücksichtigt werden.

Dabei handelt es sich um eine Sicherheitssteuerung, die, je nach Roboterhersteller, unterschiedliche Produktnamen trägt. Basis ist ein zweiter redundanter Controller, der die eigentliche Steuerung überwacht. Damit wird das in einschlägigen Normen definierte Performance Level (PL) d erreicht. Damit lassen sich Bewegungen, Wege, Räume aber auch Werkzeug und Werkzeugwinkel personensicher überwachen.

Alternativ zu Schutzzäunen kann bei Industrierobotern auch sichere Sensorik zur Absicherung eingesetzt werden, z. B. Bodenscanner, Lichtvorhänge, Lichtschranken. In der Regel geschieht dies in Verbindung mit einem Safety-Controller des Roboters. Der Roboter darf in diesem Fall mit maximaler Geschwindigkeit und ohne Einschränkungen beim Werkzeug oder Werkstück betrieben werden. Bei kollaborierenden Robotern (Cobots) ist ein Betrieb ohne trennende Schutzeinrichtung möglich, im kollaborierenden Betrieb ist sogar die gemeinsame Arbeit von Roboter und Mensch in einem Raum vorgesehen. Jedoch dürfen sich die Cobots dann nur sehr langsam bewegen und vom Werkzeug, der Peripherie und den Werkstücken dürfen keine Gefährdungen ausgehen.

MRK ist die Abkürzung für Mensch-Roboter-Kollaboration, also die Zusammenarbeit von Mensch und Roboter im gemeinsamen Arbeitsbereich. Im Unterschied zur Kollaboration unterscheidet man die Betriebsarten der Kooperation sowie die Koexistenz.

Bei der Kooperation überschneiden sich die Arbeitsbereiche von Mensch und Roboter zwar, sie sind aber zu unterschiedlichen Zeitpunkten des Prozesses darin aktiv. Bei der Koexistenz sind Mensch und Roboter in benachbarten Bereichen unterwegs, es gibt aber keinerlei Überschneidung.

Die einfachste Art der Montage ist die stehende Montage. Dabei entstehen nur wenige zusätzliche Kosten und Aufwände. Der optimale Arbeitsbereich eines Industrieroboters ist auf Höhe der zweiten Achse. Auch bei hängender Montage ergeben sich dadurch keine wesentlichen Zugänglichkeitsvorteile. Wird der Roboter an der Wand montiert (90°) ist der Arbeitsbereich der ersten Achse in der Regel stark eingeschränkt.

Ja, auf jeden Fall. Roboter sind flexibel und universell einsetzbare Bewegungskinematiken. Sie sind frei programmierbar und haben universelle Schnittstellen. Roboter sind bei richtiger Auslegung sehr langlebig und damit eine Investition, die auch nach mehreren Jahren noch in anderer Funktion hervorragend ihren Dienst verrichten kann.

In der Regel wird aus einem oder mehreren der nachfolgenden Gründe automatisiert.

1. (Fach)Kräftemangel > in Zeiten des Fachkräftemangels wird es zunehmend schwieriger Personal für Schicht- oder sogar Nachtschichtbetrieb zu finden. Wird nicht automatisiert, wird die Tätigkeit nicht vollzogen.
2. Humanisierung/Entlastung > Eintönige oder unergonomische Tätigkeiten werden von Robotern übernommen
3. Produktivitätssteigerung und Kostensenkung, Reshoring > Durch die Automatisierung von Prozessen kann die Absatzmenge gesteigert und/oder Kosten gesenkt werden. Dadurch bleiben Unternehmen weiterhin wettbewerbsfähig und können Produktionsprozesse am Standort halten.
4. Qualitätssicherung bzw. Qualitätssteigerung > Automation ermöglicht eine gleichbleibende, hohe Produktqualität. Automatisierte Kontrolle und Überwachung von Prozessen sorgt für die Einhaltung der Qualität und dokumentiert diese entsprechend.
5. Zusätzliche Produktion, bessere Auslastung von vorhandenen Maschinen > Durch Automation kann eine zusätzliche Schicht ohne weiteren Personaleinsatz erfolgen.

 

Bei den Werkstückmagazinierern gibt es unterschiedliche Grundkonzepte.

• Schubladensysteme
• Paternoster- oder Aufzugsysteme
• Traystapler oder Palettiersysteme
• Roboterpalettiersysteme

Ein Robotergreifer auch Robotergreifwerkzeug, Roboterhand, Endeffektor, oder EOAT (End-of-arm-tooling) genannt, besteht aus mehreren Komponenten und einem nicht unerheblichen Engineeringanteil. Von der Ansteuerung einschließlich der Komponenten (elektrisch oder pneumatisch) und der erforderlichen Sensorik bis hin zu den einzelnen Greifmodulen und dem Greifkörper. Dabei sind auf dem Greifkörper alle Greifmodule und Sensoren dem Prozess entsprechend angeordnet.

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Robotergerifsysteme (PDF)

Ob eine Automatisierung sinnvoll ist, hängt von mehreren Faktoren und Motiven ab. Überschlägig betrachtet, ist eine Automation sinnvoll, wenn ein Prozess nach Automation mit weniger als der Hälfte des ursprünglichen Personaleinsatzes betrieben werden kann. Die Amortisation ist von vielen weiteren Faktoren abhängig.

Wir raten: Starten Sie einfach und denken Sie nicht zu umfangreich/ zu kompliziert. Besser ist es in mehreren Schritten zu automatisieren. Gruppieren Sie Teilevarianten in Familien , und behalten sie den manuellen Bypass für seltene exotische Teile an den Rändern des Teilespektrums. Oder ganz einfach: Kommen Sie auf uns zu. Wir besichtigen gemeinsam mit Ihnen Ihre Fertigung und identifizieren und bewerten mit Ihnen Ihr Automationspotenzial.

Pauschal lässt sich das nicht sagen. Bei kleinen Serien ist es davon abhängig, ob und wie man Familien bilden kann, um einfache Umrüstkonzepte zu realisieren., Zudem ist es davon abhänging, ob es wiederkehrende Serien sind. Weiterhin ist die Taktzeit relevant. Automation ab Losgröße 1 ist in der Regel wenig sinnvoll, aber bei kleinen bis mittleren Serien gibt es unter den vorgenannten Aspekten Möglichkeiten zur Automation.