Flexibel und benutzerfreundlich. Wann ist ein Roboter universell?

Moderne Industrieroboter sind in heutigen Fertigungen unerlässlich. Denn wer wettbewerbsfähig bleiben und seine Produktion nicht ins Ausland verlagern möchte, benötigt Maschinen, die für Herausforderungen wie wechselnde Auftragslagen, Losgröße 1 und Kleinstserienfertigung geeignet sind. Manche modernen Roboter sind dabei nicht nur modern, indem sie dem aktuellsten Stand der Technik entsprechen, sondern sie sind „universell“. Doch was bedeutet in diesem Kontext universell und wie können Unternehmen sich diese Universalität zu Nutze machen?

Auf den ersten Blick ist der Begriff „universeller Roboter“ einfach erklärt: Eine solche Maschine kann in unterschiedlichsten Industriezweigen auf unterschiedlichste Weise eingesetzt werden – je nach Bedürfnis des Endanwenders. Auf den zweiten Blick zeigt sich jedoch, wie schwierig es ist, diesem Begriff gerecht zu werden. Denn in der einfachen Erklärung stecken viele Parameter, die die Hersteller solcher universellen Roboter vor jahrelange Entwicklungsarbeit gestellt haben.

Das schweizerische Unternehmen Samuel Werder AG setzt bei der Beschickung einer Sandstrahlmaschine auf die Flexibilität der Roboterarme von Universal Robots.

Flexible Einsatzmöglichkeiten

Starre, große, laute und unflexible Maschinen prägten vor nicht allzu langer Zeit das Bild der Werkshallen auf der Welt. Wie wurde zu dieser Zeit beispielsweise Salami auf eine Pizza gelegt? Die kleinen, leichten Scheiben mussten entweder per Hand oder mit schweren Maschinen auf den Teigfladen gelegt werden. Universelle Roboter schaffen hier Abhilfe, denn sie sind so klein, leicht und geräuscharm, dass sie solche Tätigkeiten, die vorher vom Menschen ausgeführt werden mussten, übernehmen können. Dass soll aber nicht heißen, dass die menschlichen Werker dadurch überflüssig geworden sind. Anwender vielerorts bestätigen, dass ihre Mitarbeiter trotz der Integration sogenannter Leichtbauroboter nicht entlassen wurden, sondern andere Aufgaben in der Produktion übernommen haben.

Einen universellen Roboter zeichnet aber nicht nur aus, dass er Pizza belegen kann. Vielmehr kann ein und derselbe Roboterarm in einer Vielzahl von Industriezweigen eingesetzt werden. Hierfür ist die Wahl der richtigen Werkzeuge entscheidend, die an den Arm angebunden werden. So finden sich beispielsweise die Roboterarme des dänischen Herstellers Universal Robots (UR) in der Spritzgussindustrie, Automobilindustrie, oder auch im Metallbau. Aber sie kommen auch als Lehrmittel, Kameraassistent oder Barkeeper zum Einsatz.

Dabei ist das Kriterium von vielfältiger Einsatzmöglichkeiten über unterschiedliche Branchen hinweg nur ein Argument, das für universelle Roboter spricht. Für Unternehmen wird diese Flexibilität vor allem dann interessant, wenn sie die Roboter auch innerhalb ihrer Fertigung universell einsetzen können. Ein Beispiel für solch einen Einsatz eines UR-Roboters innerhalb eines Unternehmens ist die Schweizer Samuel Werder AG, die sich auf die Produktion von hochpräzisen Metallteilen spezialisiert hat. Die kürzlich in Betrieb genommene Roboteranlage kommt dort in der Veredelung zum Einsatz. So wird sie zurzeit für Beschickungsarbeiten an einer Sandstrahlmaschine verwendet und soll zu einem späteren Zeitpunkt für Großserien an einer Lasermaschine eingesetzt werden. Dass dieser Wechsel ohne großen Aufwand möglich ist, ist einerseits auf das von der bachmann engineering ag entwickelte Mehrmaschinenkonzept und andererseits auf den darin integrierten Roboterarms von Universal Robots zurückzuführen: Herzstück der neu entwickelten Anlage ist ein sechsachsiger Leichtbauroboter UR5 mit einer Reichweite von 850 Millimetern und einer Traglast von 5 Kilogramm. Dieser ist auf einem sogenannten Bachmann FeedMaster (BFM) befestigt, einem soliden Grundmodul, das über Rollen für die Mobilität und eine Bodenkoppelung für Standfestigkeit verfügt. Ein durchdachtes Wechselplattensystem sorgt dafür, dass verschiedene Werkstückträger eingesetzt werden können.

Einfache Bedienbarkeit

Sind universelle Roboter mobil in der Fertigung einsetzbar, ergibt sich daraus aber eine weitere Anforderung: Der Roboter muss einfach zu bedienen und zu integrieren sein. Denn um Flexibilität zu erreichen, darf nicht bei jeder neuen Anwendung eine aufwändige Schulung notwendig werden, die zum einen wertvolle Zeit in Anspruch nimmt und zum anderen viel Geld kostet. Daher ist ein universeller Roboter einfach zu programmieren und auch mögliche Fehler lassen sich schnell und ohne tiefgreifendes Robotik Know-how beheben. Dafür sind die universelle Roboter von UR mit einem benutzerfreundlichen Touch-pad ausgestattet.

Auch die Integration in die Fertigung ist mit universellen Robotern deutlich einfacher als mit traditionellen Industrierobotern. Denn dank Plug&Play lassen sich viele Werkzeuge mittlerweile ohne große Programmierkunst an Roboterarme wie die von UR anbringen: Ein Beispiel dafür ist die Inspector PIM60 2D-Kamera von SICK. Mit einer solchen stationär oder direkt am Roboter montierbaren Kamera erkennt dieser die Position vorher definierter Objekte und kann selbst entscheiden, wie er ein Teil zu greifen hat. Dank der Plug&Play-Lösung geschehen sämtliche Steuerungsprozesse, etwa die Kalibrierung des Sensors oder von Objekten, oder aber Messungen und Inspektionen direkt im Interface der Robotersteuerung. Die Programmierung erfolgt innerhalb weniger Minuten, einfach per Knopfdruck, oder indem der Roboter per Hand an seine Wegpunkte geführt wird.

Global kollaborierend

Der Begriff „universell“ umfasst aber auch eine rechtliche Komponente. Denn er impliziert, dass der Roboter weltweit ohne Hindernisse eingesetzt werden kann. Das heißt, dass er nicht nur seine Arbeit zufriedenstellend erledigt, sondern überhaupt in den Fertigungen zugelassen wird. Schließlich kann nicht jede Maschine einfach erfunden und integriert werden. Hierfür gibt es weltweite Regelwerke, wie die Industrienorm EN ISO 10218-2:2011 und die ergänzende technische Spezifikation ISO TS 15066, die helfen Mensch-Roboter-Kollaboration ohne Schutzumhausung umzusetzen. Demnach wird jede Anwendung, bei der ein universeller Roboter zum Einsatz kommt, erst nach einer erfolgreich abgeschlossenen, individuellen Risikobeurteilung für den kollaborierenden Betrieb im unmittelbaren Kontakt zum Menschen zugelassen.

Universeller Mehrwert für die Fertigung

Universelle Roboter sind keine Zukunftsmusik, sondern längst Alltag in modernen Fertigungen. Ihre Anwendungsflexibilität kennt keine Grenzen, so dass sie für viele momentan oft noch manuelle Tätigkeiten in Frage kommen. Unternehmen bekommen mit einem universellen Roboter somit nicht nur eine Automatisierungslösung, sondern wappnen sich so auch für die Herausforderungen von morgen.