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Roboter-Einsatzgebiete: Palettierung und Maschinenbeschickung

Es ist ein zentrales Ziel der modernen Robotik, Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter durch Automatisierung gezielt von repetitiven und ergonomisch ungünstigen Aufgaben zu entlasten. 

Die Geschichte der Robotik kann eine rasante Entwicklung vorweisen. Roboter bieten produzierenden Unternehmen daher längst deutlich umfassendere Lösungen in der Prozessautomation als die reine Massenfertigung durch Industrieroboter. Eine breite Auswahl an günstigen und einfach in die Produktion integrierbaren Leichtbaurobotern bietet zahlreiche Ansätze, um manuelle Produktionsschritte auch bei wenig Platz zu automatisieren. Als kollaborierende Roboter (Cobots) kommen die intelligenten Maschinen unter Berücksichtigung geeigneter Sicherheitskonzepte im direkten Umfeld von Menschen zum Einsatz, also anders als Industrieroboter. Unter den vielen möglichen Einsatzgebieten von Cobots in der Fertigung sind vor allem diejenigen interessant, bei denen die Leichtbauroboter Aufgaben übernehmen, die vom Menschen als belastend empfunden werden.

Technisch umfassen die Einsatzgebiete für diesen Typ Roboter mittlerweile auch anspruchsvolle Aufgaben in der Automatisierung – zum Beispiel das exakte Schrauben und Schweißen in der Produktion. Beide Tätigkeiten zwingen Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter ohne Roboter-Unterstützung häufig in ergonomisch ungünstige Bewegungsabläufe. Beim Schweißen kommen die körperliche Belastung durch das Tragen der notwendigen Schutzausrüstung und eine Gesundheitsgefährdung durch giftige Dämpfe hinzu. Für die meisten Unternehmen bieten sich als ein Einstieg in die Automatisierung durch Robotik jedoch zwei weitere typische Arbeitsschritte in der Fertigung an – die Palettierung und Maschinenbeschickung durch Roboter.

Einsatzgebiete für Roboter im Überblick

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Einsatzgebiete für Roboter: Palettierung als typisches Beispiel

Ein großer Vorteil von Cobots ist die mittlerweile hohe Verfügbarkeit unterschiedlichster Endeffektoren (EOAT = End-of-Arm-Tooling). Diese am Ende des Roboterarms befestigten und leicht umrüstbaren Werkzeuge verleihen Leichtbaurobotern ihre enorme Flexibilität. Somit eignen sie sich auch optimal für die Aufgabe der Palettierung, bei der für den Transport oder Versand bestimmte Produkte in Kartons auf einer Palette platziert werden. Grundsätzlich besteht beim Palettieren eine entscheidende Herausforderung darin, dass aufgrund der immer kürzer werdenden Lieferzeiten entsprechender Zeitdruck herrscht. Hier schaffen Cobots als Palettierroboter / Palettierer gezielt Abhilfe: Mit Sauggreifern ausgestattete Roboter palettieren in einer Schicht mehr als 1.000 Verpackungseinheiten und bewegen dabei je nach Robotertyp mehrere Tonnen Gewicht. Dabei werden die in Kartons verpackten Produkte durch die Greifer von Förderbändern genommen und auf Paletten abgestellt.

Oft können Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter den Cobot schnell und eigenständig zum Handling neuer Paketmaße befähigen, indem sie den Arm des Roboters im Lernmodus von Hand führen.

Die Palettierung mit Robotern funktioniert in der Praxis auch deshalb so gut, da sich die Leichtbauroboter mit ihren grafischen Benutzerführungen sehr einfach programmieren lassen. Programmierkenntnisse wie bei der Verwendung von Industrierobotern sind also nicht notwendig. Oft können Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter den Cobot auch schnell und eigenständig zum Handling neuer Paketmaße befähigen, indem sie den Arm des Roboters im Lernmodus von Hand führen. Die dabei erstellten Bewegungsprofile des Roboters können anschließend sofort wertschöpfend eingesetzt werden. Zudem sorgt schon die einfache Palettierung mit einem Roboter für eine deutliche Entlastung der Belegschaft. Da es sich beim Palettieren um eine monotone, wiederkehrende Tätigkeit handelt, die mit schweren Lasten verbunden ist und gleichzeitig hohe Präzision verlangt, geht sie zulasten der Gesundheit. Durch den Einsatz des Roboters werden die Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter nicht nur geschont – zugleich finden sie Zeit für andere Aufgaben, in denen sie ihre Fähigkeiten noch besser einbringen können.

Palettierroboter im Aktion: Für die Cobots führender Hersteller steht eine große Auswahl passender Greifer mit Saugnäpfen und weiterer Werkzeuge zur effektiven Palettierung von Kartons zur Verfügung.

Produkte nicht nur palettieren, sondern auch in Kartons verpacken

Roboter palettieren aber nicht nur, sie können ebenso leicht in komplexere Abläufe im Verpackungsprozess der Produkte integriert werden. Neben der Verpackung ist etwa das Bündeln von Kartons eines der zusätzlichen Einsatzgebiete für Roboter beziehungsweise Cobots. In diesem Fall platzieren Leichtbauroboter zunächst mehrere Pakete in einer Umreifungsmaschine und legen sie nach erfolgter Bündelung auf Paletten ab. Aufgrund der geringen benötigten Stellfläche kann der Cobot dabei auch einfach zwischen zwei Paletten voller Produkte positioniert und somit noch effizienter eingesetzt werden. Während die Mitarbeiterin oder der Mitarbeiter die volle Palette abtransportiert, palettiert der Roboter auf der zweiten Palette unterbrechungsfrei weiter. Somit zeigt der Palettierroboter / Palettierer besonders anschaulich die Vorteile der Mensch-Roboter-Kollaboration.

Roboter-Anwendungen für die Maschinenbeschickung

Die grundsätzlichen Vorteile von Robotern in zahlreichen Einsatzgebieten werden auch am Beispiel der Maschinenbeschickung deutlich: Sie können immer gleiche Bewegungen über einen praktisch unbeschränkten Zeitraum mit einer für Menschen kaum erreichbaren Wiederholgenauigkeit und Präzision umsetzen. In der laufenden Produktion erhöht dies den Durchsatz, sorgt für eine gleichbleibende Produktqualität und schützt Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter vor Verletzungen. Anstatt bei der Maschinenbeschickung eine Abkant- oder Prägepresse kontinuierlich mit neuen Rohlingen zu bestücken, können sie sich anderen wertschöpfenden Tätigkeiten in der Fertigung widmen, bei denen die Konzentrationsfähigkeit weniger schnell leidet. Auf diese Weise unterstützen die hoch entwickelten Maschinen den Menschen gezielt.

Zum exakten Greifen und Platzieren der Werkstücke wird der Roboter an bei der Programmierung definierten Fixpunkten arretiert. Alternativ können Cobots auch bei der Maschinenbeschickung mit Kamerasystemen und einer KI-unterstützten Steuerung ausgerüstet werden.

Auf einer mobilen Roboterinsel montiert, kann ein Cobot dazu einfach an die Position geschoben werden, die sonst vom Menschen bei der Maschinenbeschickung eingenommen wird. Zum exakten Greifen und Platzieren der Werkstücke wird der Roboter an bei der Programmierung definierten Fixpunkten arretiert. Alternativ können Cobots auch bei der Maschinenbeschickung mit Kamerasystemen und einer KI-unterstützten Steuerung ausgerüstet werden, wie sie auch in den Roboter-Einsatzgebieten der Montage oder des Sortierens von Schüttgut zum Einsatz kommen. Dadurch ist der Cobot in der Lage, eine nicht ganz exakte Positionierung vor den Maschinen selbstständig zu korrigieren. Bei Produktionsschritten im Umfeld von CNC-Fräsen und generell beim Handling von scharfen und spitzen Werkstücken muss durch ein entsprechendes Sicherheitskonzept zudem gewährleistet sein, dass Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter im Umfeld von Cobot und Maschine sicher weiterarbeiten können. Hierzu kann der Cobot unter anderem über eine mobile Maschinenkabine ein gehaust werden.

Auf einer mobilen Roboterinsel montiert, kann ein Cobot sehr einfach an verschiedenen Arbeitsstationen eingesetzt werden.

Wissensarchiv rund um Industrieroboter und Cobots sowie deren Implementierung

Von der Entwicklung der ersten Industrieroboter über ein Beispiel für die Mensch-Roboter-Kollaboration wie die Montage bis hin zum Palettierroboter / Palettierer im vorliegenden Beitrag oder einem Cobot mit 7. Achse: In unserer Blog-Kategorie „Robotik-Anwendungen“ finden Unternehmen grundlegende Informationen für den Einsatz von Robotern. Hier sehen Sie eine Auswahl unserer Beiträge zu den Vorteilen des Roboters für die Industrie:

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