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Universal Robots Hand in Hand mit einem kollaborierenden Leichtbauroboter arbeiten

| Autor / Redakteur: / Kathrin Schäfer

Bei Tegra Medical arbeiten kollaborierende Roboter neben den Mitarbeitern. Dass sie automatisch stoppen, wenn sich Menschen oder Gegenstände in ihrem Arbeitsbereich befinden, ist ein Fortschritt gegenüber Industrierobotern, die eingehaust werden müssen.

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Bei der Maschinenbestückung arbeiten dank geeigneter Schutzvorrichtungen Mensch und Roboter in einer gemeinsamen Fertigungszelle.
Bei der Maschinenbestückung arbeiten dank geeigneter Schutzvorrichtungen Mensch und Roboter in einer gemeinsamen Fertigungszelle.
(Bild: Universal Robots)

Um Produktionsprozesse bei der Fertigung von Komponenten für medizinische Instrumente zu verbessern, können moderne Leichtbauroboter eingesetzt werden. Sie arbeiten präzise und effizient und tragen zur Verbesserung der Produktqualität bei. Ihre Programmierung und Steuerung ist zudem einfach und selbsterklärend.

Im Hauptproduktionswerk von Tegra Medical in Franklin, Massachusetts, arbeiten kollaborierende Roboter von Universal Robots direkt neben den Mitarbeitern. In einer Art Zelle werden Komponenten für ein Operationsinstrument, das in der Meniskusrekonstruktion eingesetzt wird, hergestellt. Dabei arbeiten Roboter und Arbeiter auf engem Raum zusammen.

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Bevor das Unternehmen in seine Produktion die UR10-Roboterzelle von Universal Robots integrierte, waren zwei UR5-Roboterarme des Herstellers in zwei kleinen Zellen im Einsatz – mit der gleichen Wiederholgenauigkeit, allerdings mit Arbeitsradien von nur 850 mm. Dank der größeren Reichweite des neuen Roboters von 1.300 mm können nun mehrere Arbeitsschritte gleichzeitig ablaufen: Der Roboter nimmt Rohlinge aus drei verschiedenen Trichtern, legt zwei davon in zwei Schleifmaschinen, während der Dritte an eine Drehbank gebracht wird. Dort schneidet ein integriertes Werkzeug eine Schrägkante in das Ende eines Operationsinstruments für die Meniskusrekonstruktion. Für Paul Quitzau, Senior Engineering Manager bei Tegra Medical, ist dieser Produktionsablauf ideal: „Es ist wie beim Anrichten des Frühstücks – während das Brot in den Toaster gelegt wird, werden die Eier gekocht, damit alles gleichzeitig fertig wird.“

Programmiert wird der UR-Roboter über einen Touchscreen. Die Ausrichtung des Roboterarms erfolgt entweder über Pfeiltasten auf dem Bildschirm oder über die Teach-Funktion. Dabei greift der Mitarbeiter den Roboterarm und lehrt ihn die gewünschten Bewegungen. Jeder, der sich vorstellen kann, wie ein Prozess ablaufen soll, kann einen UR-Roboter programmieren. Die Bildschirme sind benutzerfreundlich und die Befehle sind fast selbsterklärend.

Roboter und Mitarbeiter arbeiten sehr eng beieinander

Mithilfe des Roboters läuft die Produktion nicht nur flexibler und effizienter ab, auch die Produktqualität konnte erhöht werden: Da das Unternehmen die manuelle Fertigung vollkommen eingestellt hat, sind auf dem Tisch des technischen Leiters Dick Guilbert, der die Qualitätskontrollen durchführt, nur noch wenige Teile in der Ausschussbox gelandet.

Die kollaborierenden Roboter arbeiten nach erfolgreicher Risikoanalyse ohne oder nur mit minimaler Schutzvorrichtung direkt neben den Mitarbeitern. Das ist ein enormer Fortschritt gegenüber traditionellen Industrierobotern, die streng abgetrennt von Menschen im Einsatz sind. „Als wir den Schritt in die Automatisierung wagen wollten, waren die neuen kollaborierenden Roboter gerade erst auf den Markt gekommen. Die Vorteile dieser Technik haben uns direkt überzeugt. Denn wir wollten einen Großteil unserer Produktion in diese Zelle verlagern, wo Mitarbeiter mit Automatisierung in Berührung kommen“, sagt Hal Blenkhorn, Leiter Fertigungstechnik bei Tegra Medical.

Ein wichtiges Merkmal der Roboterarme ist, dass sie automatisch stoppen, wenn sich im Arbeitsbereich des Roboters Gegenstände oder Menschen befinden. Als spezielle Sicherheitsmaßnahme hat der Hersteller noch Sicherheitsmatten verlegt. Sobald ein Mitarbeiter die Matte in der Zelle betritt, stoppt der Roboter sofort und setzt seinen Betrieb erst dann fort, wenn der Arbeiter die Matte verlässt und eine Eingabeaufforderung betätigt.

Die Befürchtung, dass der Einsatz von Robotern Personal einspart, ist hier nicht eingetreten. Jene Mitarbeiter, die durch den Einsatz von Robotern freie Ressourcen übrig hatten, wurden in andere Prozesse und Abläufe eingearbeitet. „Wenn wir sehen, dass die Tätigkeit eines Arbeiters lediglich darin besteht, alle 10 oder 20 Sekunden ein Teil in eine Maschine zu legen, ist es uns sehr daran gelegen, ihm Aufgaben mit höherer Wertschöpfung zuzuweisen.“

Das Unternehmen hat bereits innerhalb eines Jahres eine Million Teile mit der ersten UR5-Zelle hergestellt. „Präzision und Wiederholbarkeit waren uns ein großes Anliegen. Wir hatten Bedenken und stellten uns die Frage, ob wir den Roboter bei einem derartigen Produktionszyklus in dieser Zelle einsetzen können und Jahr für Jahr die Wiederholbarkeit erreichen würden. Alle paar Monate wird der Roboter von uns in Stichprobenkontrollen überprüft. Wir wollen sicher sein, dass die Achsen stimmen und die Produktion heute genauso gut ist wie bei Inbetriebnahme der Zelle vor einem Jahr“, so der Leiter der Fertigungstechnik.

Mittlerweile ist der Hersteller noch einen Schritt weitergegangen: Der vierte Roboter ist bereits im Einsatz. Er legt Teile in ein Laserbeschriftungssystem und nimmt sie wieder heraus. So können mehrere Maschinen betrieben werden, so dass in einer bestimmten Zelle viele Teile hergestellt werden können.

Die Anwendungsmöglichkeiten des Roboters sind vielfältig und erlauben die Verbesserung von ganz unterschiedlichen Fertigungsarbeiten über alle Branchen hinweg.

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