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Cobots: Helfer in der Qualitätssicherung

Kollaborierende Roboter in der Qualitätssicherung
Cobots: Helfer mit viel Feingefühl

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Tests und Analysen in der Qualitätssicherung erfordern in der Regel einen hohen Grad an Konsistenz und Präzision. Zugleich sind sie oft monoton und strapazieren die menschliche Konzentrationsfähigkeit. Kollaborierende Roboter offenbaren sich dank integrierter Sensorik und hoher Flexibilität als Lösung, auf die viele Unternehmen in ihren Prüfprozessen zurückgreifen.

Kollaborierende Roboter sind flexibel und verfügen über eine äußerst hohe Wiederholgenauigkeit. Dies schafft optimale Voraussetzungen für Tests und Analysen. Hinzukommt, dass Cobots aufgrund ihrer Leichtbauweise räumlich flexibel einsetzbar sind und im Gegensatz zu den traditionellen Industrierobotern über eine geringe Standfläche verfügen. Angesichts dieser Eigenschaften lassen sie sich unkompliziert in bestehende Fertigungs- oder Laborumgebungen integrieren.

Die Roboter können auch mit Vision-Sensoren ausstattet werden, wodurch sie optische Prüfungen vornehmen, um beispielsweise Unregelmäßigkeiten an der Werkstückoberfläche erkennen können. Zudem befähigen 3D-Vision-Systeme Cobots, dreidimensional zu sehen, wodurch entweder Volumina geprüft oder geometrische Abweichungen festgestellt werden können.

Der Automobilzuliefer Lear Corporation etwa setzt einen Roboterarm mit Vision-System in seiner Qualitätsprüfung ein: Ein UR5 von Universal Robots montiert dort mithilfe eines Schraubendreher-Aufsatzes Autositze auf Halterahmen. Dazu nimmt er täglich rund 8.500 Bohrungen vor. Wenn an einem Sitz Schrauben fehlen, erkennt der Roboter dies mithilfe des Bildverarbeitungssystems. Er löst dann einen Alarm aus und sortiert das fehlerhafte Produkt aus.

Für eine sichere Zusammenarbeit mit dem Menschen sind Cobots in der Regel mit entsprechender Sensorik ausgestattet. Die Cobots der eSeries von Universal Robots beispielsweise verfügen über einen integrierten Kraft-Momenten-Sensor. Dies ist auch für Anwendungen in der Qualitätsprüfung von Nutzen. Denn derart ausgestattet sind Roboter in der Lage, auftretende Kräfte zu erfassen und auszuwerten. Damit eignen sie sich neben Belastungstests auch für haptische Prüfverfahren, zum Beispiel an Bedienelementen wie Schaltern. Ihre Sensorik erlaubt ihnen nicht nur, die Funktionsfähigkeit des jeweiligen Elements zu beurteilen, sondern auch, gegebene Toleranzen zu berücksichtigen.

Wie wichtig die richtige Sensorik für den Robotik-Einsatz in der Qualitätsprüfung ist, zeigt das Beispiel der Ariane Group. Am Standort Ottobrunn bei München entwickelt und produziert das Unternehmen Triebwerkskomponenten und Ventile für Weltraumfahrzeuge – mitunter auch die Schubkammern für die europäischen Trägerraketen Ariane 5 und 6.

Bei einem Raketenstart gibt es in der Regel nur eine einzige Erfolgschance. Damit in den entscheidenden Sekunden alles glatt läuft, muss die zuständige Testabteilung eine einwandfreie Funktionalität der verarbeiteten Bauteile sicherstellen. Die Tests an den Schubkammern implizieren mitunter, dass 566 Einspritzelemente mit Kunststoffstöpseln versehen und verschraubt werden. Diese zeitraubende Arbeit führte lange Zeit ein Mitarbeiter händisch aus, da gängigen Automatisierungslösungen das nötige Feingefühl für die kleinteilige Arbeit fehlte.

Heute bereitet ein UR5e von Universal Robots Raketen-Einspritzköpfe für Tests vor. Dank seines integrierten Kraft-Momenten-Sensors ist er in der Lage, die Einspritzelemente mit Kunststoffstöpseln zu bestücken und anschließend mit Messinghülsen zu verschrauben. Nach dem Testverfahren montiert der Roboterarm die Elemente wieder ab.

Änderungen brauchen keinen Programmierer mehr

Neben der Entlastung der Mitarbeiter bringen Cobots auch den Vorteil mit, dass sie sich leichter programmieren lassen. So sind auch Mitarbeiter ohne entsprechende Expertise in der Lage, Cobots Aufträge zuzuweisen. Dies geschieht beispielsweise bei Nordic Sugar, das in Schweden eine der größten Zuckerfabriken Europas betreibt. Circa 80.000 Zuckerrübenproben analysiert die dortige Testabteilung pro Jahr. Da das Einwiegen der Behälter sehr monoton ist, setzt Nordic Sugar schon seit 1993 auf Roboter. Jedoch waren diese schwierig zu bedienen, sodass bei jeder Änderung ein Programmierer geholt werden musste. „Das war sehr kostenintensiv”, erklärt Bo Berghdahl, Leiter der Produktions- und Analyseabteilung bei Nordic Sugar.

Das Unternehmen entschied sich daher für die kollaborative Robotertechnologie von Universal Robots. Heute befördern drei UR5-Roboter die zu analysierenden Zuckerbehälter von den Waagen zu den Filtern und bringen sie nach der Analyse wieder zurück. Nach einer erfolgreichen Risikobeurteilung dürfen die Cobots ohne Schutzumhausung neben den Mitarbeitern arbeiten. Diese können den Roboterarmen über das zugehörige Teach Panel selbst neue Aufträge zuweisen, wodurch der Prozess nun wesentlich günstiger ist. ■

Universal Robots (Germany) GmbH
Baierbrunner Str. 15
81379 München
Tel. +498912189720
www.universal-robots.com


Der Autor

Andrea Alboni

Sales Manager DACH Universal Robots

www.universal-
robots.com

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