Schrauben zuführen um zwei Bauteile miteinander zu verschrauben ist eine der typischen Applikationen in der Automatisierungsbranche.

Gefolgt von dem anschließenden Montageprozess der Verschraubung selbst. Wir möchten Ihnen hier ein paar Anwendungen zeigen wie dies auch mit Cobots umgesetzt werden kann.

Dabei stehen die Cobots von UR, dem Weltmarktführer der Cobots, im Vordergrund. Aber da es immer um die Applikation und nicht den Roboter/Cobot alleine geht möchten wir auch ein Beispiel mit dem FANUC CR7ia zeigen.

Schrauben zuführen mit einem UR Cobot in einer Mensch- Roboter- Kollaboration

Die Zusammenarbeit zwischen Menschen und Roboter ist mehr als nur ein Hype. In dem folgenden Video zeigen wir wie ein Werker mit einem Cobot von Universal Robot (UR) Seite an Seite zusammenarbeitet. Eine wirkliche Mensch- Roboter-Kollaboration (MRK). Die Geschwindigkeiten und konstruktiven Ausführungen wurden streng an die Vorgaben aus der DIN ISO/TS 15066:2017-04 für Kollaborierende Roboter ausgerichtet.

Da es, laut Vorgabe, zu keiner Kollision im Bereich des Kopfes kommen darf, wurde bei dieser Applikation eine Plexiglasscheibe als zusätzliche Schutzeinrichtung über dem UR Cobot befestigt. Auch wurde beim Schrauber auf scharfe Ecken und Kanten verzichtet. Es wurde viel mit großen Radien gearbeitet, um eine Verletzung auf ein absolutes Minimum zu reduzieren.

Nachdem die Schrauben dem Bauteil zugeführt wurden, kommt häufig der nächste Schritt – Die Verschraubung. Heute ist dies häufig noch eine manuelle Tätigkeit von einem Werker.

Mit unserem folgenden Beispiel möchten wir aufzeigen das Verschraubungen auch durch Cobots realisiert werden können

Smart Factory – 4 UR Cobots verschrauben gleichzeitig in einer mobilen MRK Applikation

Durch die Produktvielfalt kann eine Voll-Automatisierung nicht mehr überall realisiert werden. Das sind die typischen Anwendungen bei denen Cobots zum Einsatz kommen.

4 Cobots zum Verschrauben

In der hier gezeigten Applikation wurden 4 Cobots – von Universal Robots – auf eine mobile Plattform montiert. Diese „Verschraubplattform“, wird von einem Mitarbeiter unter dem Transportband geführt. Das gleichzeitige Arbeiten der 4 UR Cobots ermöglicht das 14 Verschraubungen in der vorgebenden Taktzeit realisiert werden. Hier wurde absichtlich auf fahrerlose Transportsysteme verzichtet, da der Fokus auf der Flexibilisierung der Verschraubung lag.

MRK und Sick Scanner – geht das?

Dem Kenner von MRK Applikationen wird der seitlich befestigte Sick Scanner auffallen. Hintergrund von diesem Sicherheitselement ist, dass Personen in der Nähe der Verschraubplattform nicht über die Plexiglasscheibe greifen und somit durch den scharfkantigen Schrauber verletzt werden. Der Mitarbeiter führt zudem über Zustimmtaster die Plattform, kann die Roboter somit jederzeit Stoppen und in die sichere Ausgangsstellung steuern.

Diese Applikation zeigt, dass es MRK immer in unterschiedlichen Ausprägungen gibt. Es geht nicht darum, ob es die Anwendung kollaborierend, kooperierend oder koexistent ist, sondern das die Cobot- Applikation zu den Kunden-Anforderung an Taktzeit und Flexibilität passt.

In diesem Video möchten wir die Zukunft in der smarten Fabrik Automation zeigen.

Häufiger als 4 Cobots die parallel an einer Schrauben- Anwendung arbeiten, wird die Herausforderung sein die eingesetzte Schraube mit dem Schraubenkopf zu treffen. Dazu kann eine Kamera Unterstützung hilfreich sein.

Automatisches Verschrauben durch einen UR Cobot mit Kamera

Sitze verschrauben mit Kamera
Sitze Verschraubung Cobot mit Kamera

Die Systemlösung geht von einem Roboter aus, der über eine Schraubeinheit mit Kamerasystem, einem E-Schrauber, ein Haltesystem und ein Schrauberbit verfügt. Das Highlight dabei ist die kleine Schraubeinheit, die am Schrauber eingesteckt wird. Sie ist so ausgeführt, dass die Schraubklinge, den Mitarbeiter nicht verletzen kann. Eine überfederte Hülse schützt die scharfkantige Klinge und detektiert eine Kollision. Somit ist das Ganze zusätzlich noch so ausgeführt, dass ein kollaborierender Betrieb mit dem Menschen ermöglicht wird. Für einen solchen kollaborierenden Betrieb zwischen Mensch und Maschine sind die Normen DIN EN-ISO 10218-1, DIN EN-ISO 10218-2 sowie die technische Spezifikationen der Berufsgenossenschaft TS 15066 beachtlich und werden eingehalten.

Durch das Kamerasystem wird die genaue aktuelle Position der Schraubeinheit ermittelt und mit der aktuellen Roboterposition verrechnet, so dass die jeweilige Schraubenposition definiert ist. Anschließend wird die Schraube verschraubt. Der Roboter verfährt zur berechneten Schraubposition und wiederholt den Ablauf für alle Schrauben. Es ist durchaus eine Bildaufnahme denkbar mit der sofort alle Schraubenpositionen ermittelt werden können. So wird eine zusätzliche Zeitersparnis beim anschließenden Verschrauben erreicht. Die Schrauben werden jedoch immer in der richtigen Reihenfolge und mit dem korrekten Drehmoment angezogen.

Cobot mit Kamera zur Verschraubung von Gurtschloss an Fahrzeugsitzen

Die passende UR Produkte für diese Applikation finden Sie in unserer Produktübersicht

UR Zubehör Produkte
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