„Bei der Planung von automatisierten Produktionsabläufen müssen immer kürzere Marktzyklen, kleinere Serienlosgrößen und eine zunehmende Vielfalt von Varianten berücksichtigt werden“, weiß Jörg Lanz, Vertriebsleiter DACH bei Robotec Solutions in Seon (Schweiz). Bei solchen Überlegungen steht deshalb die Eignung zu weitgehender Um- und Neukonfiguration zunehmend im Vordergrund. Dies trifft insbesondere auf die Handling- und Transfereinrichtungen zu, welche die einzelnen Bearbeitungseinheiten untereinander verbinden. Hier erweisen sich starre Konzepte und Konfigurationen zunehmend als hinderlich, beispielsweise wenn Stationen entfallen oder neue eingefügt werden müssen. Bei der Konzeption des Layouts kann nie vorhergesehen werden, welche Technologien oder Markterfordernisse in der Zukunft zu berücksichtigen sein werden. Bei späterem Umbau können hohe Kosten sowie lange Stillstandzeiten resultieren. Zusätzlicher Aufwand entsteht durch die Änderung von Einhausungen bzw. Einzäunungen und die Neuverlegung von Stromversorgungen, Datenkabeln und Medienleitungen.
Cobot auf frei navigierender Plattform
„Als Alternative haben wir einen frei navigierenden Cobot-Manipulator konzipiert, der ohne Einhausungen oder zusätzliche Sicherheitseinrichtungen eingesetzt werden kann“, ergänzt Lanz. Die Ladung der eingebauten Batterie reicht für bis zu acht Stunden. Sie wird an einer Ladestation, welche das System in Einsatzpausen automatisch anfährt, ständig aufgefrischt. Erforderlichenfalls kann das Nachladen auch über induktive Kopplung an bestimmten Arbeitsstationen erfolgen. Somit ist ein 24/7 Betrieb möglich. Die Kommunikation mit den einzelnen Stationen und mit der übergeordneten ERP-IT des Unternehmens erfolgt kontinuierlich drahtlos, so dass keine Datenleitungen verlegt werden müssen. Die Anlage kann sich dank ihrer ausgeklügelten Navigationssoftware frei im Raum bewegen und ihre Ziele selbständig aufsuchen. Dabei weicht sie Hindernissen ebenso aus wie Mitarbeitern und wählt erforderlichenfalls Ausweichrouten. Zahlreiche Sicherheitseinrichtungen überwachen das gesamte Umfeld und verhindern zuverlässig Kollisionen.
Der Knickarm-Manipulator ist als Cobot ausgelegt. In der Zusammenarbeit mit Personal geht er in einen Sicherheitsmodus, der Verletzungen verhindert. Gelenkarm und Zange arbeiten dann mit reduzierter Geschwindigkeit. Werden hierbei unvorhergesehene Berührungen oder Hemmungen erkannt, dann bleibt das System stehen.
Synthese aus autonom navigierender Plattform und Manipulator
„Bei der Konzeption des R-MoMa haben wir konsequent auf bewährte Industrielösungen unseres Systempartners Omron gesetzt“, erläutert Systementwickler Patrick Blum. Omron ist ein breit diversifizierter Hersteller von Komponenten und Systemen in den Bereichen Industrieautomation, Steuerungs- und Antriebstechnik, Sensorik und Bildverarbeitungssysteme. In langjähriger Zusammenarbeit mit Robotec ist eine enge Partnerschaft entstanden, da sowohl die Qualität der Produkte als auch der von Omron geleistete Support den hohen Qualitätsansprüchen von Robotec genügen. Als Plattform dient ein mobiler, selbst navigierender Roboter mit einer Tragfähigkeit von 250kg. Diese Einheiten hat Robotec bereits vielfach für verschiedenste Automationsaufgaben erfolgreich eingesetzt. Auf dieser mobilen Basis hat Robotec einen ebenfalls von Omron stammenden sechsachsigen Cobot mit einer Reichweite von 1.300mm und einer Handgelenks-Tragfähigkeit von 12kg integriert. Der mechanische Aufbau und die Integration der Elektrik, der Steuerungen und der Sicherheitsarchitektur sowie die Verknüpfung der SPS wurden von Robotec realisiert. Der Greifarm verfügt über ein am Handgelenk fest installiertes Vision-System, mit dem Objekte erkannt und bezüglich Lage, Position und Zustand überprüft werden können. Damit lassen sich Pick-and-Place-Operationen, AI-gestützte Qualitätskontrollen oder visuelle Inspektionen ausführen.
Die grafische Bedieneroberfläche des tragbaren Tableaus ermöglicht die Programmierung sowie das Einteachen neuer Aufgaben mithilfe leicht zu erlernender Befehle.
Erweiterbar zum Flottensystem
„R-MoMa kann nicht nur einzeln, sondern zusammen mit weiteren autonom fahrenden Manipulations- und Transportrobotern arbeiten“, verrät Blum. Die jeweiligen Aufgaben werden von einem übergeordneten Fleet-Manager übermittelt, der als Bindeglied zwischen dem ERP-System und den mobilen Stationen dient. Aufträge können sowohl vom Manager als auch von den einzelnen Stationen erteilt werden. Darüber hinaus können auch Mitarbeiter Aufträge über Bedientableaus erteilen.