Quelle: ec.europa.eu
Die Montage ist ein wichtiger Bestandteil industrieller Prozesse. Dabei handelt es sich um den vorletzten Schritt, bei dem die Einzelteile eines Produkts, die einzeln hergestellt wurden, zu einem kompletten Produkt zusammengefügt werden. Es ist ein entscheidender Prozess, der oft den Unterschied zwischen Produkten, die die Qualitätsprüfung bestehen, und Ausschussprodukten ausmacht.
Angesichts der Bedeutung einer ordnungsgemäßen Montage ist es wichtig, dass diese mit hoher Präzision erfolgt. Fabriken hingegen bevorzugen eine schnelle Abwicklung, um Kosten zu sparen und eine hohe Produktionsrate aufrechtzuerhalten. Aus dieser Notwendigkeit entstand Montageroboter. Wenn Sie erwägen, in einige davon zu investieren, finden Sie hier einen umfassenden Leitfaden dazu, warum und wie sie angewendet werden können.
Was sind Fließbandroboter?
Quelle: Pixabay
Ein Fließbandroboter ist eine programmierte Maschine, die dazu dient, Bestandteile eines Produkts zu einem Ganzen zusammenzufügen. Im Vergleich zu menschlicher Arbeit sind Montageroboter schnell und verfügen über eine mechanische Präzision, die Menschen möglicherweise nicht erreichen können. Auch andere Faktoren wie die Fähigkeit, höhere Nutzlasten bei der Montage großer Teile zu bewältigen, machen Montageroboter zu einem unverzichtbaren Bestandteil der Fertigung.
Ein Montageroboter besteht aus folgenden Teilen:
Ein Roboterarm für die Montagelinie – dies ist ein flexibler Manipulator, der als Ersatz für den menschlichen Arm zum Anheben und Platzieren der zu montierenden Teile verwendet wird. Diese Art von Roboterarmen ist mit unterschiedlichen Traglasten und Reichweiten ausgestattet, damit sie für die Montage unterschiedlicher Produkte geeignet sind.
Endeffektor- Ein Endeffektor ist ein Werkzeug, das am Ende eines Montageroboterarms befestigt wird, damit dieser die zu montierenden Teile aufnehmen kann. Sie variieren im Design je nach Teil. Beispiele hierfür sind Greifer, Klebstoffspender und Saugwerkzeuge zur Handhabung von Glas.
Sensoren – Sensoren steuern Montageroboter, indem sie Parameter erkennen, beispielsweise wie viel Kraft sie beim Einbau eines Teils aufwenden oder wie sie es positionieren sollen.
Vision-Systeme- Vision-Systeme werden normalerweise am Ende eines Montageroboterarms installiert. Sie tragen zu einer höheren Präzision bei, da sie es dem Roboterarm ermöglichen, das Teil zu „sehen“ und zu positionieren.
Woraus bestehen Robotermontagesysteme?
A Robotermontagesystem besteht aus einer Reihe von Fließbandrobotern, die zusammenarbeiten, um Produkteinheiten zusammenzubauen. Dies gilt in der Regel, wenn ein Produkt unterschiedliche Größen und Formen der Komponenten aufweist, da diese von unterschiedlichen Montagerobotern gehandhabt werden müssten. Ein Fördersystem transportiert die zu montierende Einheit von einer Montagestufe zur nächsten.
Ein Beispiel hierfür wäre die Fahrzeugmontage. Teile wie Autositze und Windschutzscheiben können nicht effizient von demselben Roboter gehandhabt werden. Dabei würde ein Satz Roboter den Fahrzeugsitz einbauen, und weiter unten im Montagesystem würde ein weiterer Satz Montageroboter die Windschutzscheibe einbauen.
Obwohl alle Roboter in einem Montagesystem für die Montage konzipiert sind, müssen sie nicht unbedingt identisch sein. Ihre Nutzlast und Reichweite können je nach den Teilen, die sie handhaben, unterschiedlich sein. Auch die Endeffektoren, mit denen sie ausgestattet sind, werden entsprechend ihrer Aufgabe ausgewählt.
Arten von Fließbandrobotern
Verschiedene Arten von Robotern eignen sich für einzigartige Arten von Montageprozessen. Dies hängt davon ab, wie viele Freiheitsgrade sie haben und welche Nutzlasten sie bewältigen können. Zu den Haupttypen von Roboterarmen, die als Montageroboter eingesetzt werden, zählen daher:
SCARA-Roboter
SCARA-Roboter sind flexibel auf der XY-Achse und starr auf der Z-Achse. Dadurch sind sie ideal für Montageprozesse geeignet, bei denen sie Teile auf einer Seite aufnehmen und auf einer anderen Seite entlang einer parallelen Ebene montieren können. Sie decken einen breiten zylindrischen Arbeitsbereich ab und können große Nutzlasten bewältigen. Weitere Vorteile des Einsatzes eines SCARA-Roboters für die Montage sind:
Hohe Geschwindigkeit, weil ihre kompakten Arme mit weniger Drehmoment zu kämpfen haben
Sie zeichnen sich durch eine hohe Genauigkeit und Wiederholgenauigkeit aus
Sie können Kleinteile effektiv handhaben
Delta-Roboter
Delta-Roboter bestehen aus drei dreieckigen Roboterarmen, die auf einer Basis montiert sind, wobei jeder Arm von einem eigenen Servomotor angetrieben wird. Wenn ein Delta-Roboter in einer Montagelinie eingesetzt wird, wird er über Kopf montiert. Dies verleiht den Roboterarmen mehr Stabilität und reduziert das Drehmoment, das sie beim Anheben von Teilen während der Montage erfahren. Dadurch arbeiten sie besonders schnell und hochpräzise, insbesondere wenn sie mit Sensoren ausgestattet sind.
Aufgrund ihrer Struktur können Delta-Roboter nur geringe Nutzlasten bewältigen. Dies ist möglicherweise der Grund, warum sie erst seit kurzem in Montagelinien eingesetzt werden. Dennoch sind sie sehr effizient bei der Montage kleiner Komponenten wie Handy-Displays oder -Hüllen und anderen Dingen.
Gelenkroboter
Gelenkarme Roboter verfügen über mehrere Drehgelenke, die es ihnen ermöglichen, sich in verschiedene Richtungen zu biegen. Diese hohe Flexibilität macht sich der Einsatz in komplexen Montageprozessen zunutze. Sie sind besonders effektiv, wenn Teile während der Installation gedreht oder manövriert werden müssen.
Aufgrund der vielen Gelenke in ihrer Struktur sind Gelenkroboterarme im Vergleich zu anderen Robotern etwas langsamer. Ihren Mangel an Geschwindigkeit machen sie jedoch dadurch wett, dass sie schwere Nutzlasten bewältigen, große Arbeitsbereiche abdecken und über und unter die Teile greifen können, um sie zu installieren. Ebenso können sie durch die Ausstattung mit Vision-Systemen noch effektiver gemacht werden.
Einsatz von Robotern in der Montage
Quelle: Unsplash
Montagelinien unterscheiden sich von Branche zu Branche hinsichtlich der zu montierenden Teile und anderer beteiligter Prozesse. Folglich werden in jeder Art von Montagelinie unterschiedliche Arten von Montagerobotern eingesetzt. Im Folgenden finden Sie Beispiele für den Einsatz von Montagerobotern.
Zusammenbau elektronischer Mikroteile – die inneren Teile elektronischer Geräte bestehen aus einer Reihe von Mikroteilen, die für das menschliche Auge schwer zu erfassen wären. Besonders bei komplexen Anordnungen wie Leiterplatten ist der Zusammenbau noch schwieriger. Daher ist es effektiver, Montageroboter wie SCARA- und Delta-Roboter zu verwenden, die kleine Teile mit Leichtigkeit und Präzision handhaben können.
Automobilmontage – Autos bestehen aus Hunderten von Teilen unterschiedlicher Größe. Die Automobilmontage erfolgt daher durch ein Robotermontagesystem, bei dem verschiedene Teile schrittweise eingebaut werden. Angesichts der Manövrierfähigkeit, die erforderlich ist, um in das Innere eines Autos zu gelangen und Teile einzubauen, werden für diese Art der Montage am häufigsten Gelenkroboterarme verwendet.
Klebemontage – Hierbei handelt es sich um eine Montageart, bei der Teile eines Produkts mit industrietauglichem Klebstoff zusammengefügt werden müssen. Das Einatmen solcher Dämpfe oder der Kontakt der Haut mit solchen Klebstoffen kann für das Personal gefährlich sein. Aus diesem Grund können Montageroboter wie SCARA zum Auftragen des Klebstoffs eingesetzt werden, während ein weiterer, mit einem Greifer ausgestatteter Roboter die Teile weiter unten in der Montagelinie zusammenfügt.
Reinraummontage – medizinische Geräte wie künstliche Hüftgelenke und Behandlungsinstrumente müssen in sterilen Umgebungen und mit hoher Genauigkeit hergestellt werden. Für diese Art der Produktion eignen sich sterilisierte Roboterarme mit Schutz für eine einfache Reinigung. In ihrer Umgebung sind sterile Bedingungen viel einfacher aufrechtzuerhalten und im Gegensatz zu Menschen müssen sie nicht täglich Hygieneartikel tragen.
Vorteile von Montagerobotern
Quelle: Pixabay
Hohe Geschwindigkeit – je länger die Montage einer Produkteinheit dauert, desto höher sind die Produktionskosten. Darüber hinaus können lange Produktionszeiten Ihre Lieferkette verzögern. Montageroboter arbeiten viel schneller als menschliche Arbeitskräfte und halten Ihre Produktionslinie rund um die Uhr in Betrieb.
Präzision – schlecht montierte Teile führen zu einem Produkt von insgesamt schlechter Qualität. Ein Rohrventil beispielsweise, das eng zusammengebaut ist, würde beim Verbraucher undicht werden. Die mechanische Genauigkeit von Montagerobotern schließt solche Produktionsfehler aus.
Kosteneffizienz – ein Montageroboter fügt Produktkomponenten schneller und präziser zusammen, als es ein paar menschliche Arbeiter könnten. Die Anschaffungskosten eines Roboters mögen zwar hoch sein, auf lange Sicht sind sie jedoch viel günstiger als eine aufgeblähte und wiederkehrende Lohnabrechnung. Weniger Fehler reduzieren auch den Ausschuss, was Ihnen ebenfalls Geld bei der Produktion spart.
Standardisierung der Qualität – die hohe Wiederholgenauigkeit von Montagerobotern führt zu Endprodukten, die in Design und Qualität identisch sind. Dies ist wichtig, da es Ihren Produkten Konsistenz verleiht, im Gegensatz zur Abhängigkeit von menschlicher Arbeitskraft, bei der jeder Arbeiter unterschiedliche Fähigkeiten hat.
Verbesserte Sicherheit – Montageprozesse können für das Personal in vielerlei Hinsicht riskant sein. Das Anheben schwerer Komponenten, das Auftragen von Klebstoffen, das Zusammennageln von Teilen und ähnliche Prozesse können jederzeit schiefgehen. Indem diese Aufgaben Montagerobotern zugewiesen werden, können die Arbeiter sicherere, lohnendere und weniger anstrengende Aufgaben übernehmen.
Nachteile von Montagerobotern
Quelle: Pixabay
Arbeitsplatzverlust – Wenn Aufgaben, die ursprünglich manuell ausgeführt wurden, automatisiert werden, wechseln einige Mitarbeiter in andere Positionen, die meisten werden jedoch überflüssig. Dieser Verlust von Lebensgrundlagen ist der Grund, warum viele Menschen der Idee, dass die Robotik noch weiter voranschreitet, ablehnend gegenüberstehen.
Sicherheitsprobleme - Montageroboter für große Teile, wie sie für große Elektronik oder Fahrzeuge verwendet werden, benötigen nicht nur viel Platz, um Platz zu schaffen, sondern auch aus Sicherheitsgründen. Sofern sie nicht kollaborative Roboter Mit Sicherheitssensoren wäre es für Arbeiter gefährlich, auf engstem Raum mit Montagerobotern zu arbeiten. Es kann jederzeit zu Kollisionen und anderen Unfällen kommen, wenn der Sicherheitsabstand nicht eingehalten wird. Dies kann Sie auch daran hindern, sie zu integrieren, wenn Ihre Fabrik nicht groß ist.
Hohe Investitionskosten – die Vorteile von Montagerobotern sind unbestreitbar, aber auch ihre Kosten können recht hoch sein. Zu diesen Kosten zählen nicht nur die Anschaffungskosten, sondern auch die regelmäßigen Wartungskosten und die Verluste bei unerwarteten Ausfallzeiten.
Fazit
Durch die Investition in Montageroboter lässt sich viel gewinnen. Die Vorteile können jedoch nur erzielt werden, wenn Sie den richtigen Roboter für Ihr Setup auswählen. Einen zertifizierten finden Hersteller von Montagerobotern Das bietet langlebige, qualitativ hochwertige Einheiten, die Ihren Übergang in die automatisierte Montage deutlich reibungsloser gestalten können.