Suchen

Universal Robots optimiert eigene Produktion

Wenn Roboter Roboter bauen

| Redakteur: Silvano Böni

Dank Robotern werden Montageaufgaben in der Fertigungsindustrie in immer grösserem Masse automatisiert. Auch Universal Robots stellt hierbei keine Ausnahme dar. Denn beim Roboterhersteller bauen die eigenen Roboterarme selbst die Gelenke für neue Roboterarme zusammen.

Firma zum Thema

Insgesamt werden bei der Herstellung eines UR-Roboterarms rund 400 Schrauben verbaut. Diese einseitigen, sich wiederholenden Aufgaben, übernimmt nun ein Roboter aus dem eigenen Haus.
Insgesamt werden bei der Herstellung eines UR-Roboterarms rund 400 Schrauben verbaut. Diese einseitigen, sich wiederholenden Aufgaben, übernimmt nun ein Roboter aus dem eigenen Haus.
( Bild: Universal Robots )

Branchenübergreifend erlebt die Automatisierung von Montageaufgaben in der Fertigungsindustrie in den letzten Jahren ein starkes Wachstum. Allein in den Jahren 2013 und 2014 stiegen die weltweiten Vertriebszahlen für Roboter zur Montageautomatisierung um 10 Prozent auf 24 000 verkaufte Einheiten. Dies geht aus der Statistik «World Robotics» hervor, die von der International Federation of Robotics (IFR) erarbeitet wurde. Eine der Hauptursachen für diesen Anstieg liegt unter anderem darin, dass es aufgrund der einzigartigen Eigenschaften von kollaborierenden Robotern – sogenannter «Cobots» – möglich wird, immer mehr Aufgaben zu automatisieren, welche bislang nur durch manuelle Arbeit am Fliessband gelöst werden konnten. Neue kollaborierende Roboter sind flexibel, leicht programmier- und einsetzbar. Hersteller können sie nach einer erfolgreich durchgeführten Risikobeurteilung somit ohne oder nur mit minimaler Schutzumhausung in ihre Produktion integrieren, damit sie von den Mitarbeitern bedient und als effektive Werkzeuge eingesetzt werden können.

Automatisierung durch Wachstum, Wachstum durch Automatisierung

Die Automatisierung der Schraubaufgaben in der Fertigung für Robotergelenke bei Universal Robots ist ein gutes Beispiel für einen praktisch wie ökonomisch erfolgreichen Einsatz kollaborierender Robotertechnologien: Bis zum Jahr 2015 war der Produktionsaufbau relativ stark durch Handarbeit geprägt. Doch mit einer seit 2010 jährlichen Verdoppelung der Produktion wurde deutlich, dass diese Lösung nicht mehr länger haltbar sein würde.

«Die eigene Produktion darf nicht zum Engpass für ein weiteres Unternehmenswachstum werden. Gleichzeitig muss die Qualität auch bei hoher Auslastung so hoch wie möglich sein. Unser Ziel ist es, die Kosten unserer Produktion in den nächsten drei Jahren um 30 Prozent zu senken. Doch neben dem Preis sind auch wettbewerbsfähige Lieferzeiten ein wichtiger Parameter auf dem Markt. Obwohl wir bereits eine der branchenweit durchschnittlich kürzesten Fristen haben, konzentrieren wir uns weiterhin auf die Optimierung unserer Produktion. Wir erleben einen explosionsartigen Anstieg in der Nachfrage nach unseren Produkten. Deshalb möchten wir zeigen, dass wir imstande sind, unsere Fertigung entsprechend zu skalieren», sagt Troels Hornsved, Direktor Supply Chain bei Universal Robots.

Einseitige, sich wiederholende Aufgaben für mechanische Helfer

Insgesamt werden bei der Herstellung eines UR-Roboterarms rund 400 Schrauben verbaut. Allein für die Montage von nur einem der sechs Gelenke jedes Armes sind 28 Schrauben nötig. Besonders die manuellen Schraubprozesse bei der Gelenkmontage kosteten in der stark wachsenden Produktion von Universal Robots viel Arbeitszeit. Aus diesem Grund entschied sich der Hersteller dazu, diese einseitigen, sich wiederholenden Aufgaben an seine eigenen Produkte abzugeben. 2015 fasste die Firmenleitung von Universal Robots den Entschluss, eine schlankere Produktion mit identischen Fertigungslinien und getaktetem Betrieb zu implementieren. Im Ergebnis arbeiten mittlerweile vier UR3-Roboter Seite an Seite mit den Mitarbeitern der Montage-Abteilung und montieren die Robotergelenke für die Roboter UR3, UR5 und UR10.

«Unsere Roboter sind auch für uns als Hersteller sehr nützlich, wenn es um sich ständig wiederholende Aufgaben geht», sagt Kurt Hansen, Betriebsingenieur bei Universal Robots. Nach Angaben des Unternehmens spart die Automatisierung dieser Schraubaufgaben nicht nur viel Zeit in der Produktion. Die UR3-Roboter gewährleisten zudem eine gleichbleibende Qualität der Produkte, stärken den Produktionsablauf und verbessern das Arbeitsumfeld. Somit sorgt die Mensch-Roboter-Kollaboration auch beim Roboterhersteller selbst für bessere Arbeitsbedingungen und geht mit einem hohen menschlichen wie auch ökonomischen Nutzen einher. So hatte sich die Installation der vier UR3-Roboterarme bei Universal Robots nach nur einem Jahr bereits amortisiert.

In wenigen Schritten zum fertigen Gelenk

In der Fertigung bei Universal Robots sind die UR3-Roboter auf vier identischen Montagelinien direkt auf den Arbeitstischen installiert. Dort erledigen sie alle Schraubaufgaben für die Montage von Getriebe und Flansch in den Gelenken, aus denen jeder UR-Roboterarm aufgebaut ist. Jedes dieser Gelenke setzt sich wiederum aus einem Gehäuse, einem Getriebe, einem Motor und einem Encoder zusammen.

Für ihre Aufgaben sind die UR3-Roboter jeweils mit einem integrierten Schraubendreher, einem Laser-Messgerät und zwei Schraubenförderern ausgestattet, die für die Montage von Getriebe und Flansch je zwei unterschiedliche Sorten von Schrauben enthalten. Im Betrieb folgt jeder Roboter einem rotierenden Getrieberad und nimmt in der Bewegung die jeweils benötigten Schrauben selbstständig auf, setzt sie ein und schraubt sie schliesslich fest.

In der Montage befestigen die UR3-Roboter mittels ihres Schraubendrehers zunächst das Getriebe mit zwölf Schrauben im Inneren des Gelenkgehäuses. Das Getriebezentrum des UR3-Montageroboters steuert ihn während dieses Schrittes um die eigene Achse, damit keine eventuellen Späne in das offene Getriebe fallen. Ist dieser Prozess abgeschlossen, gibt das Touchpad, mit dem der UR3 gesteuert wird, dem Mitarbeiter am Arbeitstisch über ein Signal Bescheid.

Der Arbeiter bringt daraufhin den Ring aus Kunststoff, den Flansch und die Spindel des Getriebes manuell im Gelenk an. Anschliessend drückt er auf dem Bildschirm des Touchpads auf «Start» und der Roboter übernimmt wieder die weitere Montage: Er führt Messungen durch, holt neue Schrauben und bringt den Flansch mit 16 Schrauben in einem genau definierten Kreuzmuster an, sodass das Getriebe korrekt zentriert ist. Die Getriebeteile und der Flanschausgang müssen exakt zentriert zueinander stehen, da das Getriebe sich im späteren Betrieb ständig dreht und unter Spannung steht.

Den Einbau dieser insgesamt 28 Schrauben je Robotergelenk schafft ein UR3-Roboter in etwa vier Minuten. Währenddessen hat der Monteur am Arbeitstisch Zeit, das nächste Gelenk zur Montage vorzubereiten.

Für die Entwicklung der Schraublösungen, die nun an den UR3-Robotern bei Universal Robots im Einsatz sind, zeichnen die Gesellschaften Teknologisk Institut und Pehama verantwortlich. Die Ausarbeitung erfolgte jedoch in enger Zusammenarbeit mit dem dänischen Roboterhersteller. So waren Mitarbeiter von Universal Robots an jeder Entwicklungsphase beteiligt. «Unsere Mitarbeiter waren dadurch in der Lage, kleinere Fehler oder Probleme, die die Roboter in der Phase ihrer Inbetriebnahme hatten, eigenständig zu lösen. Das war ein enormer Vorteil im Hinblick auf eine effiziente Produktion. Wenn eine Maschine ausfällt oder fehlerhaft arbeitet, muss in der Regel ein Techniker gerufen werden. Das ist bei uns nicht der Fall. Stattdessen können unsere Monteure die Probleme selbst beheben, sodass die Produktion schnell wieder in Gang kommt», sagt Kurt Hansen.

Mit eigenen Robotern in eine erfolgreiche Zukunft

Bei der Implementierung der UR-Robotertechnologie in der eigenen Produktion ging es Universal Robots nicht nur darum, seine Mitarbeiter vor stark repetitiven oder belastenden Aufgaben zu schützen. Das Unternehmen hat damit vor allem auch eine nachhaltige Lösung zur Optimierung seiner Produktionsabläufe geschaffen. Im Ergebnis steht ein erfolgreicher Business Case.

Troels Hornsved, Direktor Supply Chain bei Universal Robots, fasst zusammen: «Der Einsatz der UR3-Roboter soll sicherstellen, dass Material und Maschinen in unserer Montage mit einem Maximum an Effizienz eingesetzt werden und unsere Produktion ohne Unterbrechungen und Engpässe abläuft. Dadurch, dass wir die zeitaufwendigen Schraubarbeiten bei der Gelenkmontage automatisiert haben, setzen wir die Möglichkeiten unserer kollaborierenden Robotertechnologie optimal für uns ein. Mitarbeiter und Roboter arbeiten auf einer Ebene zusammen, anstatt dass die Roboter abseits in einer Ecke stehen. Das macht die Mensch-Roboter-Kollaboration ja letztendlich aus: Roboter sollen für diejenigen Aufgaben verwendet werden, in denen sie gut sind – wie sich wiederholende oder körperlich belastende Aufgaben – und wir Menschen sollen das tun, in dem wir gut sind – wie kreative und abwechslungsreiche Arbeiten. Genau darin sehen wir die Zukunft und wir gehen davon aus, dass wir künftig noch mehr Roboter in unseren Produktionslinien einsetzen werden.»

Dieser Beitrag stammt von unserem Partnerportal Schweizer MaschinenMarkt.

Dieser Beitrag ist urheberrechtlich geschützt. Sie wollen ihn für Ihre Zwecke verwenden? Infos finden Sie unter www.mycontentfactory.de (ID: 44401147)