Leichtbauroboter machen Produktionen flexibler und Prozesse effizienter. Sie entlasten die

Leichtbauroboter machen Produktionen flexibler und Prozesse effizienter. Sie entlasten die Mitarbeiter, die dann verantwortungsvollere Aufgaben übernehmen können. Das hilft KMU, sich auch in Zukunft im internationalen Wettbewerb halten zu können. Bild: dampoint - Fotolia

Ein Roboter, der an vier verschiedenen Maschinen eingesetzt werden kann und durch dessen Einsatz Fertigungsprozesse optimiert werden? Das Schweizer Unternehmen Profatec setzt einen flexiblen Leichtbauroboter von Universal Robots in der Kunststoffspritzerei ein – und hat dabei auch viel Spaß mit dem Kollegen Roboter.

Ein Roboter, der an vier verschiedenen Maschinen eingesetzt werden kann und durch dessen Einsatz Fertigungsprozesse optimiert werden? Genau das Richtige für kleine und mittlere Unternehmen, die meist wenig Platz für große Industrieroboter haben. Der flexible Leichtbauroboter des dänischen Herstellers Universal Robots benötigt nicht nur wenig Platz, sondern lässt sich auch innerhalb kürzester Zeit von einem Einsatzort an einen anderen bringen.

Spritzgießmaschinen

Der Leichtbauroboter UR5 kommt bei Profatec je nach Bedarf an vier Spritzgießmaschinen zum Einsatz. Innerhalb kürzester Zeit kann er flexibel von einer auf eine andere Maschine umgesetzt werden. Bild: Profatec

Profatec aus Malans im Schweizer Kanton Graubünden ist, wie rund 87 Prozent der Unternehmen in der Schweiz, ein klassisches Kleinunternehmen mit weniger als zehn Mitarbeitern. 2003 gegründet, kümmert sich Profatec um die Beschaffung von Kunststoffspritzgießwerkzeugen aus Asien für den deutschsprachigen Raum. Seit 2007 hat das Unternehmen auch eine eigene Kunststoffspritzerei. Die dort hergestellten Artikel finden sich in einer Vielzahl unterschiedlicher Produkte wieder – im Haushalt, in der Freizeit, im Automobilsektor oder auch in technischen Artikeln. Dafür werden unter anderem auch kleine Stückzahlen zwischen 500 und 5000 Stück benötigt.

Bislang mussten einige Maschinen in der Produktion bei Bedarf relativ aufwendig von Hand bedient werden. Auch kleinere Nacharbeiten wie das Abtrennen von Angüssen wurden von Mitarbeitern erledigt – meist monotone Arbeiten. Um diese Abläufe zu optimieren, suchte das Unternehmen eine Alternative zur Handarbeit.

Unterstützung fand das Unternehmen durch eine multifunktionale und flexible Roboterlösung aus Dänemark, mit deren Hilfe die Produktion gleich an mehreren Stellen automatisiert werden konnte. Eintönige Aufgaben sind für die vier festangestellten Mitarbeiter zur Ausnahme geworden.

Händler werden prämiert

Preferred-Partner-Award
Universal Robots zeichnet Unternehmen für herausragende Vertriebsleistungen mit dem Preferred-Partner-Award aus. Vier der sechs ausgezeichneten Partner kommen aus Deutschland und der Schweiz. So hat auch der Schweizer Systemintegrator Bachmann Engineering den Award 2013 erhalten, der einem breiten Kundenstamm vom Kleinstunternehmen bis zum Weltmarktführer mit professioneller Beratung zur Seite steht. „Über die Ernennung zum Preferred Partner haben wir uns sehr gefreut. Wir schätzen die konstruktive Zusammenarbeit mit Universal Robots und sind von der Einsatzvielfalt der Produkte UR5 und UR10 überzeugt. Gerade haben wir die Roboter beispielsweise in das Automationssystem „Bachmann FeedMaster“ (kurz BFM) integriert, das die Maschinenbestückung vereinfacht und effizienter macht“, erklärt Roger A. Bachmann, Geschäftsführer von Bachmann Engineering.

Prozessoptimierung ist ein Dauerthema in jedem Unternehmen – so auch bei Profatec. Deshalb informierte sich Geschäftsführer Chris Battaglia über unterschiedliche Möglichkeiten zur Automatisierung bestimmter Produktionsprozesse. Um den spezifischen Anforderungen im Unternehmen gerecht zu werden, musste eine mögliche Lösung drei Anforderungen erfüllen: Erstens sollte Handarbeit, soweit wie möglich, ersetzt werden. Zweitens sollte die Produktion auch außerhalb der normalen Arbeitszeiten laufen können und somit autonomer werden. Und drittens sollten sensible Teile, ohne Schaden zu nehmen, auf ein Förderband gelegt werden.

Sechsachsiger Leichtbauroboter überzeugt

90°-Schwenkzylinder

Um verschiedene Aufgaben ausführen zu können, ist der UR5 ist mit einem 90°-Schwenkzylinder und einer Adapterplatte ausgestattet, die mit Druckluft und Vakuum gekoppelt ist. Je nach Anwendung kann so in nur zehn Sekunden das jeweils benötigte Werkzeug montiert werden. Bild: Profatec

Erste Überlegungen von Profatec drehten sich um den Einsatz von Linearmaschinen, wie sie in vielen Werkshallen vorkommen. Allerdings sind diese unflexibel, schwer und benötigen viel Platz. Eine Empfehlung brachte Geschäftsführer Battaglia auf die Schweizer Bachmann Engineering. Diese hatte die passende Lösung im Angebot: Den Leichtbauroboter UR 5 des dänischen Herstellers Universal Robots. Denn, im Gegensatz zu den Alternativen im Bereich des Linearhandling, passte der UR5 genau zu den spezifischen Anforderungen des Unternehmens – und das bei einem ähnlichen Preis. Roboter mit Linear-Achsen kamen für Profatec nicht in Frage, da diese aufwendiger in der Programmierung sind und zudem zwingend einen Schutzzaun voraussetzen. Dank des sechsachsigen Leichtbauroboters von Universal Robots konnte das Unternehmen dennoch seine Prozesse optimieren – und das ohne großen Aufwand und innerhalb kürzester Zeit.

Der sechsachsige Knickarmroboter, mit einem Eigengewicht von 18 Kilogramm, einem Arbeitsradius von 850 Millimeter und der Traglast von bis zu fünf Kilogramm, kommt nun auf vier verschiedenen klassischen Spritzgießmaschinen zum Einsatz. Dabei sitzt der Roboter jeweils auf den Maschinen auf – das spart Platz und ist zugleich praktisch. Mit anwendungsspezifischen Greifern entnimmt der Roboter Teile aus der Maschine. Auch um eine Nachbearbeitung, beispielsweise um das Abtrennen von Angüssen, kümmert er sich. Sind verschiedene Teile in einer Maschine, nimmt er diese gemeinsam heraus und legt sie einzeln ab. Eine sortenreine Trennung ist so garantiert und muss nun nicht mehr von Hand gemacht werden. Bei einer anderen Anwendung beweist der Roboter, dass er die Teile abzählen kann: Immer einhundert Teile werden sortiert und vom Roboter auf einem getakteten Laufband abgelegt. Dahinter steckt die Roboter-Steuerung, die bei jedem Ablegeschritt mitzählt.

Sicherheitsmodus

Der Roboter sitzt platzsparend auf der Spritzgießmaschine auf und entnimmt die zu bearbeitenden Teile mit anwendungsspezifischen Greifern. Das Besondere: Dank des integrierten Sicherheitsmodus darf der UR5 – je nach Anwendung – ohne Schutzzaun in nächster Nähe zum Menschen arbeiten. Bild: Profatec

Das Umsetzen des Roboters von einer Maschine auf eine andere funktioniert ohne Probleme – auch dank einer Schnittstelle für Euromap 67. Diese Verbindung zwischen Spritzgießmaschine und Roboter ermöglicht das Wechseln auf alle vier betroffenen Maschinen. Damit der Roboter unterschiedliche Anwendungen ausführen kann, werden jeweils spezifische Werkzeuge an den Arm montiert, der mit einem 90°-Schwenkzylinder mit Adapterplatte ausgestattet ist. Binnen kürzester Zeit wird der passende Greifer damit verbunden. Um das Ganze zu einem wahren Schnellspannsystem zu machen, wurde pro Werkzeug einmalig eine spezielle Platte hergestellt, die mit Druckluft und Vakuum gekoppelt ist. So ist ein schnelles und einfaches Austauschen innerhalb von zehn Sekunden möglich.

Kein Schutzzaun nötig

Aber nicht nur die vielfältige Funktionalität überzeugte. Bei der gewählten Automatisierungslösung war es wichtig, dass der vorhandene Platz in der Produktionshalle optimal genutzt wird. Hier kommt ein weiterer Vorteil des UR 5 zur Geltung: Denn er darf – je nach Anwendung – ohne Schutzzaun in nächster Nähe zum menschlichen Kollegen arbeiten. Für die Mitarbeiter ist der Einsatz von Robotern in der Produktion ein Novum – nach knapp einem Jahr Erfahrung sind sie aber begeistert: Denn die gleichen Personen, die früher monotone Arbeiten erledigen mussten, übernehmen heute spannende Aufgaben. Sie sind nun zuständig für das Einrichten, Programmieren und Handling des Roboters und überlegen sich dabei immer neue Möglichkeiten, wie der Roboter in der Produktion bestmöglich eingesetzt werden kann.

Intuitiv richtig

Wie einfach die Handhabung des Knickarmroboters ist, zeigte sich gleich zu Beginn der Integration in die Betriebsabläufe: „Wir waren ganz ungeduldig, den Roboter zu bekommen und wollten vor der offiziellen Einweisung durch den Distributor Bachmann Engineering schon einmal alles vorbereiten. So haben wir den Roboter selbst abgeholt, installiert und in Betrieb genommen. Dazu haben wir ihn selbst programmiert. Nach drei Wochen hatten wir dann die Schulung. Dennoch lief der Roboter von Anfang an ohne Probleme und konnte uns in der Produktion unterstützen. Denn die Handhabung ist gut verständlich für jeden, der technisches Verständnis hat und logisch denken kann“, zeigt sich Battaglia begeistert.

Technik im Detail

Roboter UR5 und UR10

sechsachsige Leichtbauroboter UR5

Der sechsachsige Leichtbauroboter UR5 hat ein Eigengewicht von 18 Kilogramm und verfügt über einen Arbeitsradius von 859 Millimetern. Er hat eine Traglast von 5 Kilogramm. Bild: Profatec

Universal Robots hat den Robotermarkt mit seinen Roboterarmen UR5 und UR10 revolutioniert, die Werkstücke von 5 oder10 kg handhaben können. Es handelt sich um flexible, leichte, anwenderfreundliche sechsachsige Industrieroboter. Sie wurden für kleine und mittelständische Unternehmen entwickelt, die auf flexible, effiziente Automatisierung setzen, die sich schnell amortisiert. Die Roboter sind leicht beweglich und erfordern wegen ihres geringen Gewichts keine robuste Unterlage. Die Leichtbauroboter werden mit allem Zubehör für die Programmierung geliefert, darunter Controllerschrank, Touchscreen und Software. Die grafische Benutzeroberfläche des Touchscreens macht die Programmierung zu einem Kinderspiel – und Roboterexperten überflüssig. Die Roboter werden außerdem mit einer elektrischen Grenzfläche geliefert, die zu den meisten industriellen Sensoren passt und aus programmierbaren, logischen Controllern (PLC) besteht. Roboterarme von Universal Robots können von allen technischen Mitarbeitern in Fertigungsbetrieben bedient und dürfen laut geltenden Vorschriften ohne Abschirmung betrieben werden. Mit einem Gewicht von 18 bzw. 25 kg können UR5 und UR10 leicht versetzt und für zahlreiche Zwecke eingesetzt werden. Dank der mitgelieferten Software lassen sich die Roboterarme in kürzester Zeit für neue Aufgaben umprogrammieren. Im Gegensatz zu anderen Robotern auf dem Markt hat der Roboterarm einen sehr geringen Stromverbrauch und ist weit geräuschärmer als größere und teurere Roboter.

Für das kleine Unternehmen ist die Roboterlösung ein echter Gewinn, da sie zusätzliche Autonomie in der Produktion ermöglicht – diese kann nun bis spät in die Nacht laufen, oder auch schon früher gestartet werden, ohne dass sie personell besetzt sein muss. Außerdem konnten die Bedienstunden deutlich reduziert werden. Im Extremfall heißt das: Bei einer Anwendung, die zuvor hundertprozentig bedient wurde, kann jetzt eine zehnstündige Geisterschicht gefahren werden. In vielen anderen Fällen gilt, dass früher alle zehn Minuten etwas bedient werden musste, nun aber nur noch alle zwei Stunden.

„Hier zeigt sich, dass Robotertechnologie auch in kleinen Betrieben erfolgreich eingesetzt werden kann. Universal Robots aus Dänemark hat sich vorgenommen, Robotik besonders für kleine und mittelständische Unternehmen erschwinglich zu machen – deshalb sind die Roboter UR 5 und UR 10 besonders benutzerfreundlich, flexibel und kostengünstig“, erklärt Oliver Baumann von Bachmann Engineering, der das Projekt betreut. fa

Esben H. ØstergaardAutor: Esben H. Østergaard, Chief Technology Officer bei Universal Robot