Kollaborierende Roboter in der Produktion

Andrea Gillhuber,

Cobots automatisieren Fertigungslinie

Cobots werden vor allem in der Montage als die Helfer der Zukunft gesehen. Doch auch in der Produktion können sie als klassische Automatisierungskomponenten verwendet werden, beispielsweise bei der Beschickung von Fräs- und Drehzentren. Von Helmut Schmid

Die Einsatzmöglichkeiten von Cobots beschränkt sich nicht nur auf die Mensch-Roboter-Kollaboration, sondern erstrecken sich auch auf klassische Automatisierungsaufgaben in der Produktion. © Universal Robots

Um seine Mitarbeiter zu entlasten und die Produktion zu optimieren, setzt der französische Zulieferer BW Industrie auf Robotik: Vier kollaborierende Leichtbauroboter von Universal Robots unterstützen das Unternehmen, indem sie die Fräs- und Drehzentren beschicken, Werkstücke entgraten und auf Qualität prüfen. Seitdem ist das Unternehmen produktiver und die Mitarbeiter haben mehr Zeit für anspruchsvollere Aufgaben. Gerade der UR16e erleichtert ihnen die Arbeit, indem er das Handling schwerer Werkstücke übernimmt.

Als Auftragsfertiger für mechanische Baukomponenten ist BW Industrie auf die Lohnbearbeitung von Kleinserien spezialisiert. Für die CNC-Bearbeitung der Teile nutzt der Mittelständler einen Maschinenpark mit mehreren Dreh- und Fräszentren. Schlossschutzhüllen, Anlaufplatten oder Pumpenbrillen gehören zu den hochspezifischen Bauteilen, die das kleine Unternehmen für die Automobilindustrie fertigt. Dabei gelten oft niedrige Toleranzgrenzen, das Material ist meist schwer zu bearbeiten. Dennoch steht das Unternehmen vor der Herausforderung, die eng gesteckten Liefertermine trotz komplexer Fertigungsprozesse einzuhalten.

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CNC-Beschickung mit Cobot

Durch Automatisierung der Fertigungslinie möchte das Unternehmen effizienter produzieren und zugleich seine Mitarbeiter entlasten – insbesondere von der Beschickung der CNC-Maschinen. Wichtig war den Produktionsverantwortlichen dabei, eine flexible Lösung zu finden, die sich für verschiedene Produktionsschritte einsetzen lässt. Manager Laurent Wagner erinnert sich: „Wir haben es zunächst mit einem Roboter versucht, der dann für unsere Bedürfnisse aber nicht flexibel genug war – das war sehr enttäuschend. Für die Mitarbeiter gestaltete es sich außerdem schwierig, ihn zu bedienen.“ Wagner und sein Team suchten weiter und wurden schließlich bei Universal Robots fündig. Die kollaborierenden Leichtbauroboter zeichnen sich vor allem durch einfache Bedienbarkeit und Flexibilität aus. Durch integrierte Sicherheitsfunktionen können sie nach vorangegangener Risikobeurteilung direkt neben dem Menschen eingesetzt werden – ohne Schutzzäune. So holte sich BW Industrie 2011 einen UR-Roboterarm vom Typ UR5 in die Werkshalle. Das Modell kann Objekte von bis zu 5 kg handhaben und eignet sich daher ideal für das Handling der kleinen Metallwerkstücke.

Mit seiner einfachen Bedienbarkeit wusste der neue Kollege zu überzeugen: „Nach einer Schulung von einem halben Tag konnten alle Nutzer die Steuerungssoftware bedienen und den Roboter für neue Aufträge programmieren“, berichtet Raphael Schwartz, Entwicklungs- und Verfahrensingenieur bei BW Industrie. Schnell übernahm der Roboter die Beschickung einer CNC-Maschine und sorgte damit unmittelbar für Entlastung: Hatte ein Mitarbeiter die Maschine zuvor ständig überwachen müssen, muss er sie heute nur alle drei Stunden am Ende eines Durchgangs be- und entladen. So bleibt Zeit für anspruchsvollere Aufgaben, beispielsweise die Wartung und Instandhaltung der Maschinen. Zudem sinkt das Risiko für Verletzungen durch ergonomisch ungünstige Tätigkeiten oder die Handhabung scharfer oder spitzer Bauteile.

Durch ihre schnelle Inbetriebnahme hatte sich die Anschaffung des Roboterarms bereits nach einem Jahr amortisiert, was gerade für ein kleines Unternehmen wie BW Industrie sehr wichtig war. Nach dem erfolgreichen Pilotprojekt investierte die Firma in zusätzliche Roboterarme der Modelle UR5 und UR10, die neben der Beschickung weiterer CNC-Maschinen auch Aufgaben in der Qualitätsprüfung übernahmen. 2019 zeigte sich schließlich der Bedarf, die anfallenden Aufgaben in der hochkomplexen Oberflächenbearbeitung der Komponenten ebenfalls zu automatisieren. Hier hatten die Mitarbeiter nämlich immer noch mit schweren Bauteilen zu tun, die die Traglast der bisher implementierten Roboter überstiegen. Daher entschied sich BW Industrie für einen UR16e, der Objekte mit einem Gewicht bis zu 16 kg tragen kann. Ein integrierter Kraft-Momenten-Sensor in seinem Handgelenk verleiht dem Roboterarm das notwendige Feingefühl, um Präzisionsarbeiten wie Polieren oder Entgraten fehlerfrei auszuführen. Nach zwei Wochen war der Roboter in Betrieb genommen. „Zuvor hatten unsere Mitarbeiter hunderte Kilo an Maschinenteilen manuell gehandhabt“, erklärt Schwartz. „Dies übernimmt nun der UR16e: Er kann alle unsere Teile mit einem Gewicht von 4 bis 14 kg problemlos heben und entgraten. Durch diese Flexibilität ist er die ideale Lösung für diese Aufgabe.“

Auch die Fähigkeit, sich an Werkstücke verschiedener Form und Größe anzupassen, macht den Cobot zu einer wertvollen Unterstützung in der Auftragsfertigung. Mit einer Grundfläche von 190 mm im Durchschnitt und seiner kompakten Bauweise fügt er sich platzsparend auch in enge Fertigungsumgebungen ein.

Seit der Einführung kollaborierender Roboterarme ist die Fertigung bei BW Industrie wesentlich produktiver geworden. Ungewollter Produktionsstillstand gehört mittlerweile der Vergangenheit an, und die Mitarbeiter haben nun mehr Zeit für anspruchsvollere Tätigkeiten. So hilft die Automatisierung dem kleinen Zulieferbetrieb, auch im Automobilmarkt der Zukunft ganz vorne mitzufahren.

Helmut Schmid, General Manager Western Europe und Geschäftsführer Universal Robots Deutschland / ag

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