Kollaborierende Roboter

Annina Schopen,

Mit Cobots fit in der Fertigung

In der Fertigung kann das Arbeitsumfeld den Mitarbeitenden körperlich viel abverlangen und wird zunehmend zu einer Herausforderung, gerade vor dem Hintergrund des anhaltenden Arbeitskräftemangels.

© Universal Robots

Kollaborierende Roboter können ihre menschlichen Kollegen wirkungsvoll entlasten und gleichzeitig die Produktivität des Betriebs steigern.

Das Tragen schwerer Lasten, Konfektionieren, Nachbearbeiten oder Entgraten: Unter solchen anstrengenden und repetitiven Tätigkeiten leidet nicht nur die Gesundheit der Angestellten, sondern schlussendlich auch die Produktivität des Betriebs. Laut dem Gesundheitsreport 2020 der Techniker Krankenkasse war 2019 mehr als die Hälfte aller befragten Arbeitnehmer mindestens sechs Wochen lang krankgeschrieben – in der Summe führt das zu Ausfallzeiten in Millionenhöhe.

<p">Blickt man auf die Krankheitsraten nach Berufsgruppen, wird schnell klar: Mitarbeitende in der Chemie- und Kunststoffindustrie sind von Ursachen wie Muskel-Skelett-Erkrankungen und Atemwegsbeschwerden besonders stark betroffen. Gefragt sind daher Lösungen, die das Problem an der Wurzel packen und industrielles Arbeiten grundlegend neu ausrichten.

Gesundheitliche Belastungen hemmen Produktivität

Solche Lösungen bieten Unternehmen wie der dänische Roboterhersteller Universal Robots (UR), der auf kollaborierende Roboter spezialisiert ist. Als Cobots werden Leichtbauroboter bezeichnet, die unter bestimmten Bedingungen direkt neben dem Menschen arbeiten dürfen. Sicherheitszäune oder andere Schutzvorrichtungen, wie sie bei traditionellen Industrierobotern benötigt werden, sind dabei nicht erforderlich.

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Mittlerweile sind Cobots in vielen Anwendungsszenarien zu finden: Rund um die Uhr testen sie, bestücken Maschinen mit Werkteilen, palettieren, polieren, fräsen, bringen Etiketten an und arbeiten überall dort, wo Menschen Hilfe benötigen. Dabei ersetzen sie die Mitarbeitenden keineswegs, sie entlasten sie lediglich. Diese Kollaboration hat einen begrüßenswerten Nebeneffekt: Die Produktivität der Mensch-Roboter-Zusammenarbeit ist sogar höher als die der Mensch-Mensch- oder Roboter-Roboter-Teamarbeit.

Dabei machen Cobots die Arbeitsabläufe nicht nur ergonomischer, sondern auch sicherer. Ein Cobot ist mit verschiedenen Sicherheitsfunktionen ausgestattet und darf nach erfolgreich abgeschlossener Risikobeurteilung direkt neben dem Menschen arbeiten. Diese beruht auf einer Kraft- und Leistungsbegrenzung, der Validierung aller möglichen Kollisionsszenarien und der Festlegung eines Kollaborationsraumes. Letzterer bestimmt hierbei, wo Mensch und Roboter sich zur gleichen Zeit in einem gemeinsamen Arbeitsraum bewegen und interagieren können.

Cobot übernimmt das manuelle Schneiden von Leinenspannern

Das britische Unternehmen Clamcleats produziert Leinenspanner, die im Bereich Wassersport zum Einsatz kommen. Im Rahmen der Herstellung werden die Leinenspanner manuell geschnitten. Diese sich wiederholende Tätigkeit kann auf Dauer das Repetitive-strain-injury-Syndrom (RSI) hervorrufen, das sich vor allem durch Beschwerden im Hand-, Arm-, Schulter- und Nackenbereich äußert. Um das Gesundheitsrisiko zu minimieren, suchten die Verantwortlichen nach einer Möglichkeit, die Mitarbeitenden zu entlasten – in Form einer automatisierten Applikation.

Für Clamcleats war die Lösung ein Roboter von Universal Robots: Der Cobot wurde so programmiert, dass er nicht geschnittene Teile zum Schneidwerkzeug bewegt und ein Schneidsignal gibt. Der Roboter kann jedoch auch zum Be- und Entladen der CNC-Maschine genutzt werden. Das Schneiden war bisher eine separate Aktivität. Heute erfolgt sie automatisch, bei gleichzeitiger Qualitätskontrolle und nachfolgender Verpackung. Da hiermit das RSI-Risiko gebannt werden konnte, wandte sich Clamcleats den Großserien zu, die in Chargengrößen von bis zu 10.000 Stück produziert werden.

Produktivitätssteigerung als Vorteil für den Standort

Cobots können nicht nur ergonomisch ungünstige Verhältnisse in der Produktion verbessern: Sie ermöglichen es Unternehmen der Kunststoffbranche, auch strategisch zu planen, wichtige Ressourcen für Spitzenzeiten vorzuhalten und wettbewerbskritische Abläufe neu aufzustellen. So entschied sich Profatec mit Sitz im schweizerischen Malans, Prozesse in ihrer Produktion zu automatisieren. Das Unternehmen stellt speziell geformte Kunststofflösungen für Kunden aus den unterschiedlichen Branchen her – von der Automobil- bis zur Pharmaindustrie. Als Profatec auch das Spritzgießen in sein Portfolio aufnehmen wollte, stand es vor der schwierigen Entscheidung, die Fertigung aus Kostengründen in den asiatischen Raum zu verlegen.

Vor diesem Hintergrund suchte Profatec nach einer Robotik-Lösung, mit der sich auch in der Schweiz eine Spritzgussproduktion zu wettbewerbsfähigen Preisen realisieren ließe. Diese musste sich einerseits schnell an das Einspritzen von neuen Kunststoffteilen anpassen lassen. Andererseits sollte sie auch die wirtschaftliche Herstellung kleiner Chargen erlauben. Profatec entschied sich schließlich für zwei UR-Cobots, die nicht langwierig programmiert oder gewartet werden. Letztlich gelang es dem Schweizer Hersteller, seine Aufträge mithilfe der Cobots schneller und rentabler abzuschließen. Dank der Automatisierungslösungen und der dadurch ermöglichten Kostensenkung konnte Profatec gleichzeitig seine Profitabilität erhöhen.

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