DER KONSTRUKTEUR 3/2022

KONSTRUKTIONSELEMENTE
Die eigene Produktion mit einem Cobot effizienter zu gestalten,
scheint kinderleicht zu sein: kaufen, installieren und los geht’s.
Doch wenn ein kollaborierender Roboter wirklich erfolgreich arbeiten
soll, gilt es, vor dem Plug-and-play eine Reihe von Fragen zu
beantworten, damit kein „Plug-and-pray“ draus wird.
Cobots – kleine kollaborierende Roboter – können den
Werker in vielerlei Hinsicht unterstützen. Sie heben
schwere Gegenstände oder übernehmen monotone, einseitig
belastende Aufgaben, wie das wiederholgenaue
Anreichen von Teilen. Damit entlasten sie den Werker und schonen
seine Gesundheit. Auch für bahngesteuerte Tätigkeiten, die ein
Mensch entweder nicht so präzise, dauerhaft oder schnell und
sicher ausführen kann wie eine Maschine, bieten sich kollaborierende
Roboter an. Dazu zählt beispielsweise das Eindrehen besonders
filigraner Schrauben oder das Realisieren von Niet- oder
Klebeverbindungen. Zudem leisten Cobots wertvolle Dienste in
Zeiten des Fachkräftemangels; fehlt es doch in vielen Bereichen
an qualifizierten Mitarbeitern. So sind beispielsweise gut ausgebildete
und erfahrene Schweißer, die präzise Schweißverbindungen
herstellen können, nur noch schwer zu finden. Für Cobots ist das
kein Problem, wenn sie erst einmal angelernt wurden.
ZUSÄTZLICHE ANTRIEBSACHSEN
UND BILDVERARBEITUNG
Die Aufgabe ist klar. Doch wie groß und leistungsstark muss der
Cobot sein, um sie zuverlässig erfüllen zu können und gleichzeitig
nicht überdimensioniert zu sein? Hierzu müssen die Größe und
Leistung des Cobots anhand der zu tragenden Lasten, der erforderlichen
Reichweite, des notwendigen Aktionsradius und der
gewünschten Taktzeiten definiert werden. Im Rahmen dieser
Überlegungen wird schnell deutlich, ob die sechs Antriebsachsen
des kleinen Cobots genügen oder ob sein Aktionsradius durch
eine siebte, achte oder gar neunte Zusatzachse erweitert werden
muss. Die Vergrößerung des Aktionsradius lässt sich z. B. mithilfe
des Lineartechnikportfolios von RK Rose+Krieger erreichen. So
dienen Hubsäulen wie der Powerlift Z der elektrischen Höhenverstellung
des Cobots (Y-Achse). Linearachsen aus der RK Mono -
Line- oder RK DuoLine-Baureihe verfahren den Cobot zusätzlich
auf der X- und Z-Achse und erweitern so seine Reichweite. Denkbar
ist auch, den Cobot noch auf eine Drehvorrichtung zu montieren
und ihn so um die Y-Achse rotieren und damit an verschiedenen
Orten arbeiten zu lassen. Selbst ganze Portalsysteme zur
Reichweitenverlängerung bzw. zur Erweiterung des Aktionsradius
im Raum lassen sich realisieren.
Viele Cobot-Anwendungen benötigen ein System zur Bildverarbeitung.
Dies ist u. a. dann der Fall, wenn der Cobot Teile aus
einer unsortierten Kiste greifen und dem Werker anreichen soll.
Auch für die Qualitätssicherung, beispielsweise bei der optischen
Überprüfung unterschiedlichster Verbindungen oder für die
korrekte Positionierung bei Pick-and-place-Aufgaben, ist eine
Bildverarbeitung unerlässlich.
COBOT ODER ROBOT?
Während der Überlegungen zu den Aufgaben des neuen mechanischen
Kollegen stellt sich immer auch die Frage, ob zur Bewältigung
ein Cobot oder ein Robot gebraucht wird. Cobots kommen
dann zum Einsatz, wenn die Anwendung seine dauerhafte Kollaboration
erfordert, er also ständig mit einem Menschen zusammenarbeitet.
Findet die Kollaboration allerdings nur während
des Teach-ins, der Anlernphase, statt und der Prozess läuft dann
autonom ab, ist ein Roboter beziehungsweise Robot gefragt. In
diesem Fall gilt es, zusätzlich über die Art der vorzusehenden
Schutzvorrichtungen wie zum Beispiel das Schutzzaunsystem
von RK Rose+Krieger nachzudenken, wie sie die Maschinenrichtlinie
vorschreibt.
01
02
01 Eine Rotations- und Linearachse ermöglicht eine Unabhängigkeit
der Rotation des Roboters von den Winkelgrenzen des Roboter-
Basisgelenks: Der Rotationsmittelpunkt wird aus der vertikalen
Achse des Portals verschoben
02 Auf der zusätzlichen Linearachse in X-Richtung kann der
Cobot vom Ablage- zum Arbeitsplatz hin- und zurückfahren
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