Autonome Roboter Mobile Robotersysteme brechen Fertigungszwänge auf

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Vernetzte Produktionsstraßen, Variantenvielfalt, niedrige Stückzahlen bis hin zu Losgröße 1. Wie können KMU in einer vernetzten und sich ständig verändernden Fertigung flexibel bleiben und trotzdem noch wirtschaftlich produzieren? Eine mögliche Antwort auf die Frage fährt lautlos, umsichtig und autonom durch die Produktionshallen, erledigt kleine Botengänge, übernimmt einzelne Arbeitsschritte und arbeitet friedfertig mit dem Menschen zusammen.

Wo die Reise hingeht, fragt sich jeder, der sich mit der flexiblen Produktion und Industrie 4.0 beschäftigt. Im Dickicht der Definitionen und im Dschungel der mannigfachen Lösungen hat einer bereits den Durchblick und kennt seinen Weg genau: nämlich den durch die Produktionshallen.

Der mobile Manipulator, auch bekannt als mobiles Robotersystem, ist für die flexible Fertigung fast ein ebenso flexibler Helfer wie der Mensch selbst. Denn der Roboter auf Rädern navigiert unkompliziert und anpassungsfähig einfach da hin, wo er gebraucht wird, prüft unter Spannung stehende Hybridbatterien, handelt heiße Werkstücke und macht eine gute Figur in der Kleinteilelogistik.

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Neu gewonnene Freiheit in der Produktion

„Die Möglichkeiten sind vielfältig. Zunächst einmal sind die Roboter für Transport- und Kommissionieraufgaben einsetzbar, der Manipulator wird für das Greifen von Kleingebinden genutzt. Auch das Einlegen und Herausnehmen aus Maschinen kann erfolgen.

Zudem ist ein Einsatz als Montageassistent möglich, indem der Roboter einzelne Arbeitsschritte übernimmt und kollaborativ mit dem Werker arbeitet“, beschreibt Theo Jacobs, Projektleiter und Certified Machinery Safety Expert am Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA, die zahlreichen Fähigkeiten des mobilen Roboters. Mit dieser neu gewonnenen Freiheit in der Produktion entfallen nicht nur Schutzzäune und Markierungen am Boden, sondern auch weitere Beschränkungen.

„Mobile Roboter heben bestehende Restriktionen auf und machen den Weg frei für die Realisierung völlig neuer Produktionskonzepte. Wo es Sinn macht, können Roboter jetzt den mobilen Part übernehmen und zu den Werkstücken kommen und Werkstücke müssen nicht mehr zwangsläufig zu den Robotern transportiert werden. Zudem können wir unseren mobilen Werker hochflexibel einsetzen, beispielsweise um Produktionsschwankungen auszugleichen, um zusätzliche Schichten an einem manuellen Arbeitsplatz zu fahren, um in der Nachtschicht Werkzeugmaschinen zu bestücken oder auch um einen aufwendigen Prozess in die Linie bringen, wo und wann er gebraucht wird“, sagt Dipl.-Ing. Gerald Vogt, Group Division Manager Stäubli. Die Aufgaben reichen heute bereits von einfachen Logistikaufgaben über das Be- und Entladen von Maschinen bis hin zur Bauteilbearbeitung.

Einen aktiven Teil der Fertigung übernehmen mobile Robotersysteme bereits bei Kuka in Augsburg. Der mobile Roboter KMR iiwa (KMR: Kuka Mobile Robotik) ist eine autonom verfahrende Plattform in Verbindung mit dem sensitiven Kuka-Leichtbauroboter LBR iiwa, der automatisch den Robotermontage-Arbeitsplatz in der Zentralmontage des KR Quantec mit Produktionsmaterial beliefert.

Eine Entwicklung, die der Umstellung der Roboterproduktion geschuldet ist: Kuka hat sein Mehrliniensystem auf eine Linienfertigung nach modernsten Lean-Produktionsmethoden umgestaltet. Für die rund 140 m lange Produktionslinie setzte man verstärkt auf den Automatisierungsgedanken, ein wesentlicher Faktor dabei war die Anlieferung des Montagematerials Just-in-Sequenz. Dafür wurden Lösungen von manuell verfahrbaren Leichtbaurobotern bis hin zu völlig autonom agierenden Systemen entwickelt.

Der Arbeitsalltag vom mobilen Roboter KMR iiwa

Sein Arbeitsalltag sieht vor, dass er Schrauben, Dichtungsringe, Muttern und andere Kleinteile verteilt. Dabei liefert Würth die bestellten Kanban-Boxen an das zentrale Lagerregal. In regelmäßigen Abständen prüft der KMR iiwa sensitiv die einzelnen Regale ab und entnimmt die angelieferten, mit den Kleinteilen bestückten Boxen.

Der Leichtbauroboter hält die Box an einen auf der Plattform montierten QR-Code-Scanner, scannt ihn und erhält somit die Zielposition jeder Box. Anschließend transportiert die autonom fahrende Plattform die Behälter durch die Produktionshalle und liefert sie automatisch an den Arbeitsplatz.

Die Kleinteilelogistik über mobile Robotersysteme ist bereits viel im Einsatz, aber auch in der bislang unterrepräsentierten Großteilebearbeitung, in der eine anstrengende Überkopfmontage ergonomische Herausforderungen an den Werker stellt, spielen die autonomen Helfer vermehrt ihre Stärken aus.

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