Optimierung komplexer Montageprozesse durch die Kombination von Roboterfertigkeit und mechanischer Positionierung

Von links nach rechts: Der FANUC LR Mate 200 iD, der KUKA KR QUANTEC und der IRB 6700 von ABB. | Quelle: FANUC, KUKA, ABB Robotics

Branchenexperten erwarten ein deutliches Wachstum im Bereich der Robotik, angetrieben durch kontinuierliche disruptive Fortschritte. Während die Automatisierung nach wie vor das vorrangige Ziel bleibt, betonen Fachleute zunehmend die entscheidende Rolle der mechanischen Positionierung für die Mobilität, den Arbeitsbereich und die Geschwindigkeit einer Maschine.

Eine umfassendere Berücksichtigung dieser Eigenschaften kann die Effizienz in automatisierten Montageprozessen erheblich steigern.

Wie präzise Positionierung und Komponenten die Robotik verbessern

Präzise Positionierung ist grundlegend für den Erfolg von Robotern und bestimmt sowohl deren Fähigkeiten als auch deren Grenzen. Jeder Roboter arbeitet innerhalb einer festgelegten Reichweite, unabhängig von der Leistung oder Flexibilität seiner internen Komponenten.

Jede Maschine wird durch ihre mechanischen Systeme – darunter Gelenke und Aktuatoren – sowohl eingeschränkt als auch befähigt. Darüber hinaus ermöglichen fortschrittliche Positioniersysteme, dass jede Komponente ihre maximale Leistung entfalten kann, was diese Lösungen für die moderne Produktion unverzichtbar macht.

Lineare Transfersysteme

Lineare Transfersysteme erweitern den effektiven Bewegungsbereich eines Roboters. Diese Systeme, zu denen lineare und robotergestützte Transfereinheiten gehören, ermöglichen eine reibungslose Bewegung entlang einer vorgegebenen Bahn. Der Einsatz solcher Mechanismen zur Diversifizierung der Bewegungsabläufe ermöglicht es, groß angelegte Projekte – insbesondere in der Luft- und Raumfahrt sowie im Verteidigungsbereich – weitgehend mit Hilfe von Robotern durchzuführen. Im Gegensatz zu stationären Robotern können mobile Modelle sich in großen Baugruppen bewegen und mehrere Aufgaben mit größerer Leichtigkeit ausführen. Führende Modelle verfügen mittlerweile über Mobilität in der siebten Achse und schnelle Einsatzmöglichkeiten.

Drehtische

Drehtische sind wesentliche Komponenten, die Präzision und Geschwindigkeit bei sich wiederholenden Prozessen steigern. In Roboter integriert ermöglichen sie schnelle Drehbewegungen während der Montage. Diese Tische erweitern die Leistungsfähigkeit der Anlagen, indem sie es Robotern ermöglichen, mehrere Aufgaben gleichzeitig auszuführen, wie beispielsweise Montage, Verpackung und Qualitätskontrolle.

Fortschrittliche Werkstückpositionierer

Mehrachsige Werkstückpositionierer ermöglichen es Robotern, sich in verschiedene Richtungen zu bewegen, anstatt an einer einzigen Platte oder einem Sockel fixiert zu sein. Wenn Maschinen sich über die Reichweite ihres Arms hinaus drehen oder sich einer Baugruppe in einem Winkel nähern können, sind sie in der Lage, komplexere Aufgaben zu bewältigen.

In Branchen wie der Luft- und Raumfahrt sowie der Automobilindustrie, in denen Teile oft ungewöhnliche Formen und Geometrien aufweisen, können Roboter den Raum effektiver ausnutzen und Aufgaben übernehmen, die andernfalls manuelle Arbeit erfordern würden.

Bildverarbeitungsbasierte Positionierung und Kompensation

Verschiedene Faktoren, darunter Software und Peripheriegeräte wie Sensoren und Kameras, bestimmen die Bewegung eines Roboters. Bildverarbeitungsbasierte Mechanismen sind entscheidend, um eine Echtzeit-Reaktionsfähigkeit der Anlagen zu ermöglichen.

Erkennt ein Sensor ein Hindernis, kann der Roboter seine Position entsprechend anpassen. Im Laufe der Zeit können wiederholte Anpassungen zu größeren Fehlausrichtungen führen, doch Techniker können Managementsysteme und Softwaresteuerungen nutzen, um diese Kennzahlen regelmäßig zu überprüfen und Konsistenz zu gewährleisten.

Fallstudien zur Roboterinnovation

Diese Roboter und ihre Hersteller veranschaulichen die Bedeutung der mechanischen Positionierung und deren Auswirkungen auf Geschicklichkeit und Mobilität.

FANUC und die LR-Mate-Serie

FANUC ist ein Pionier in der industriellen Automatisierung. Das Unternehmen entwickelte die LR-Mate-Serie kompakter Roboter zur Unterstützung bei der Montage komplexer Produkte wie Elektronik und medizinischer Geräte. Ein Metallstanzunternehmen, Pentaflex, nutzte die Technologie von FANUC, um die Montage und Effizienz seiner bestehenden Anlage zu verbessern. Durch geschickte Implementierung und Positionierung gelang es dem Unternehmen, die Anzahl der Arbeitskräfte pro Schicht zu reduzieren und gleichzeitig die Flexibilität in der Produktion zu erhöhen.

Der FANUC LR Mate 200iD, der bei der Montage komplexer Produkte zum Einsatz kommt. | Quelle: FANUC

KUKA und die KR QUANTEC-Serie

Der deutsche Roboterhersteller KUKA entwickelte die KR QUANTEC-Serie für Hochleistungsanwendungen. Das Unternehmen ist auf lineare Transfersysteme spezialisiert, die bei der Montage großer Automobil- oder Bauprodukte zum Einsatz kommen.

Meiller Aufzugtüren ist ein Hersteller von Türpaneelen, der sich durch großvolumige, kundenspezifische Aufträge auszeichnet – unabhängig von der Losgröße. Das Unternehmen setzte die KR QUANTEC-Roboter ein, die dazu beitrugen, die Effizienz der Produktion beim Schweißen aufrechtzuerhalten. Zwei auf Sockeln montierte Roboter mit beispielloser Reichweite demonstrierten die Vorteile einer intelligenten Positionierung.

In diesen Bereichen konnten die Roboter Punktschweißen, Umformen, Stanzen und vieles mehr übernehmen. Durch den gleichbleibenden Energieeinsatz bei jedem Auftrag wurde jede Sonderanfertigung präziser.

Zwei KUKA KR QUANTEC-Modelle führen gemeinsam Schweißarbeiten durch. | Quelle: KUKA

ABB und der IRB 6700

ABB entwickelte den Mehrachsenroboter IRB 6700, um Aufgaben wie die Fertigung einfacher automatisieren zu können. Er ist der treibende Kopf hinter Japans jüngster Innovation – einem 3D-gedruckten Bahnhof. Die Positionierung seiner vertikalen Düse ermöglichte eine einfache Handhabung des Mörtels zur Gestaltung der Bauteile. Der IRB 6700 verfügt zudem über sieben Bewegungsachsen, wodurch er auch auf einer nicht ganz idealen Oberfläche komplexere Strukturen aufbauen kann.

In nur einer Woche entwarf er eine funktionale und zugleich ästhetisch ansprechende Struktur, die innerhalb von sechs Stunden errichtet werden konnte. Die Flexibilität und Geschicklichkeit solcher Maschinen könnte bei der Konstruktion alltäglicher Einbauten Zeit und Geld sparen.

Der IRB 6700 von ABB, ausgestattet mit sieben Bewegungsachsen. | Quelle: ABB

Eine Zukunft, die durch Zusammenarbeit entsteht

Die Zukunft jedes Herstellers liegt in seiner Skalierbarkeit und der Bereitschaft, automatisierte Lösungen zu nutzen. Die digitale Transformation sorgt für eine Differenzierung der Wettbewerber, und Aspekte der Robotik, wie beispielsweise die mechanische Positionierung, beeinflussen jeden Aspekt automatisierter Montagevorgänge.

Roboter werden die von Innovatoren versprochenen Vorteile eher einbringen, wenn mechanische Positioniersysteme optimiert und mit zukünftigen Technologien wie künstlicher Intelligenz und maschinellem Lernen kompatibel sind. Dann wird die Synergie zwischen Cobots und der Belegschaft in Bezug auf Wettbewerbsfähigkeit und Produktivität unübertroffen sein.

Über den Autor

Lou Farrell, leitender Redakteur beiRevolutionized, schreibt seit Jahren über die Themen Robotik, Informatik und Technologie. Er hat eine große Leidenschaft für die Themen, über die er berichtet, und für das Schreiben im Allgemeinen.

Dieser Artikel wird mit freundlicher Genehmigung veröffentlicht.