Kollaborierende Roboter

Wie Cobots die Montage optimieren

Kollaborierende Roboter unterstützen in der Montage und entlasten Mitarbeiter von monotonen Aufgaben. Davon profitieren Unternehmen jeder Größe, wie die Beispiele der Firmen Albrecht Jung und Opel zeigen. 

Im Opel-Werk von Eisenach schraubt ein UR10 Komponenten an Motorblöcke und entlastet so die Mitarbeiter. © Universal Robots

Montageaufgaben erfordern Feingefühl und Geschick: Oft müssen filigrane Kleinteile millimetergenau positioniert und der Kraftaufwand dafür genau dosiert werden. Lange Zeit galten Aufgaben in der Präzisions- und Feinmontage daher als schwierig zu automatisieren. Kollaborierende Roboter ändern das. Aus mehreren Gründen eignen sie sich besonders gut für den Einsatz in der Montage. 

Durch integrierte Kraft-Drehmoment-Sensorik haben Cobots das nötige Fingerspitzengefühl, um beispielsweise Schrauben exakt anzuziehen oder Stiftverbindungen einzusetzen. Dabei arbeiten sie mit äußerster Präzision und Wiederholgenauigkeit – im Fall des Modells UR3e von Universal Robots mit bis zu plus/minus 0,03 Millimeter. So sind sie imstande, eine Bewegung stundenlang exakt gleich auszuführen. Einem Menschen wäre das kaum möglich. Cobots arbeiten bei Bedarf auch rund um die Uhr, sodass Unternehmen ihre Maschinenkapazitäten optimal auslasten können.

Flexibler und unkomplizierter als klassische Industrieroboter 
Zugegebenermaßen können auch klassische Industrieroboter Bewegungen exakt und mit hoher Konstanz ausführen. Doch im Gegensatz zu diesen sind Cobots zugleich hochflexibel. Mit den entsprechenden Peripheriegeräten können sie verschiedene Materialien wie Kunststoff, Holz oder Metalle problemlos montieren. Ihre Endeffektoren lassen sich schnell austauschen, sodass ein und derselbe Cobot unterschiedliche Aufgaben erledigen kann. 

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Durch ihre Leichtbauweise können Anwender Cobots außerdem genau dort in der Fertigung nutzen, wo gerade Bedarf herrscht. Dabei sparen die Roboter auch noch Platz: Selbst der UR16e, der mit einer Nutzlast von 16 Kilogramm schon als einer der großen unter den Leichtbaurobotern gilt, hat eine Grundfläche von nur 190 Millimeter im Durchschnitt. Kleine Tischroboter wie der UR3e benötigen nur 128 Millimeter. Hinzukommt, dass Cobots nach erfolgreicher Risikobeurteilung direkt neben dem Menschen arbeiten können.

Cobots sind außerdem intuitiv zu bedienen. Indem Anwender den Roboterarm einfach in Position bringen, setzen sie Wegpunkte und lernen ihn für neue Aufgaben an. Dies reduziert die Umrüstzeiten und macht zeit- und kostenintensive Schulungen überflüssig.

Indem Cobots Montage-Aufgaben schnell und zuverlässig erledigen, steigern sie die Prozesseffizienz, reduzieren den Ausschuss und lasten Maschinenkapazitäten optimal aus. In Kombination mit der kurzen Integrationszeit amortisiert sich ihre Anschaffung so schon in sechs bis neun Monaten. Dies macht die Investition auch für kleine und mittlere Unternehmen erschwinglich.

Zudem entlasten Cobots die Mitarbeiter, indem sie eintönige Aufgaben übernehmen. Dadurch minimieren sie zugleich das Verletzungsrisiko und setzen Kapazitäten frei, die Mitarbeiter für anspruchsvollere Aufgaben nutzen können.

Albrecht Jung: Mittelständler steigert Durchsatz mit Cobots 
Auch die Firma Albrecht Jung wollte ihre Mitarbeiter von der Arbeit mit filigranen Kleinteilen entlasten. Der Mittelständler aus dem Sauerland hat sich auf Elektroinstallationstechnik spezialisiert. In seinem Werk in Lünen teilautomatisiert das Unternehmen seine Produktion nun mit acht kollaborierenden Robotern von Universal Robots. 

Ein mit einem Schrauber ausgerüsteter UR3 unterstützt die Mitarbeiter bei Jung bei der ­Montage von Einzelteilen für Smart Radios. © Universal Robots

Darunter ist ein UR5-Roboterarm, der bei der Montage von Smart Radios unterstützt. Eine Schichtarbeiterin legt ein fertig montiertes Netzteil in einer Aufnahmevorrichtung ab. Auf Knopfdruck setzt sich der Roboterarm in Bewegung und legt das Teil in eine Laserkammer, wo es auf Vorder- und Rückseite gelasert wird. Anschließend entnimmt er das Teil wieder und legt es in einer zweiten Aufnahme ab. Die Zeit während des Laserns kann die Mitarbeiterin nutzen, um Versandkartons zu falten und fertige Teile zu reinigen. Danach verpackt sie diese in die Kartons und montiert parallel ein neues Netzteil.

An einem anderen Arbeitsplatz verschraubt ein UR3 Leiterplatten für die digitalen Radios. Dies ist eine optimale Aufgabe für den kleinen Tischroboter, der sich besonders für leichte Montage-Aufgaben eignet: Mit einem Gewicht von elf Kilogramm kann er bis zu drei Kilogramm heben und jedes Gelenk um 360 Grad drehen, das Endgelenk sogar unbegrenzt. Durch den Einsatz der Cobots steigert Jung seinen Durchsatz und entlastet die Mitarbeiter von anstrengenden Routineaufgaben – bei gleichbleibend hoher Qualität.

Opel: UR10 montiert stündlich 30 Motorblöcke
Der Autobauer Opel unterstützt seine Mitarbeiter ebenfalls mit Cobots. In seinem Werk im thüringischen Eisenach schraubt ein UR10-Roboterarm im Zwei-Schicht-Betrieb Klimakompressoren an Motorblöcke. Direkt neben den Mitarbeitern zieht er im Zwei-Minuten-Takt jeweils drei Schrauben auf exakt 22 Newtonmeter fest – das sind mehr als 1.200 Schrauben pro Tag. Pro Stunde bearbeitet er 30 Motoren von bis zu sieben unterschiedlichen Typen. 

Ein Signal der Steuerung des Fließbandes teilt dem Cobot mit, welchen Motortyp er gerade vor sich hat und wie er die Schrauben daran festziehen muss. „Im Vergleich zu herkömmlichen Industrierobotern, müssen wir bei den Cobots von Universal Robots keine externen Käfige oder Lichtschranken installieren“, berichtet Steve Geinitz, der im Opel-Werk Eisenach als Fertigungsingenieur arbeitet. Nach erfolgreich durchgeführter Risikobeurteilung darf der UR10 direkt neben den Mitarbeitern arbeiten. Er braucht nur einen Quadratmeter Platz und fügt sich dadurch unkompliziert in die Produktionsumgebung ein.

Cobots eignen sich dank ihrer Präzision, Wiederholgenauigkeit und Flexibilität ideal für Montagetätigkeiten. Sie entlasten Mitarbeiter von der anstrengenden Arbeit mit filigranen Kleinteilen oder ergonomisch ungünstigen Tätigkeiten. Zugleich schaffen sie Kapazitäten für anspruchsvollere Aufgaben und helfen Arbeitgebern, dem Fachkräftemangel zu begegnen. Unternehmen, auch KMU, profitieren durch Cobots von effizienteren Montage-Prozessen und einer höheren Produktqualität. Auf diese Weise halten sie ihre Fertigung rentabel und bleiben wettbewerbsfähig. Andrea Alboni/as

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