Dr. Michael Klos, General Manager Yaskawa: "Roboter sind hinsichtlich Sensorik, Bildverarbeitung,

Dr. Michael Klos, General Manager Yaskawa: "Roboter sind hinsichtlich Sensorik, Bildverarbeitung, Software und Kinematik heute so vielseitig, dass man eigentlich nur den Mut braucht, diese Technik konsequent umzusetzen. Bild: Yaskawa.

Für Professor Werner Neubauer, Mitglied des Markenvorstands Volkswagen für den Geschäftsbereich Komponenten, steht fest: „Eine nachhaltige und effiziente Produktion ist ein klarer Wettbewerbsvorteil“. Im Lastenheft für Maschinen und Fertigungsequipment stehen in der Tat immer häufiger Forderungen nach hoher Energieeffizienz einer Anlage. „Im Automobilbau sehen wir, dass das Thema Energieeffizienz nun in Projekten konkret umgesetzt wird, und es werden entsprechende Produkte und Abschaltsysteme tatsächlich beschafft, nicht nur diskutiert“, betont Dr. Michael Klos, General Manager Sales & Automotive von der Yaskawa Europe GmbH, Robotics Division. Eigentlich handle es sich um bereits bekannte Maßnahmen zur Optimierung von Fertigungsprozessen, doch als Hebel für Downsizing von Produktionsmitteln, Leichtbau und Flexibilisierung erhält das Energiesparen neues Gewicht: „Die Energieeffizienz ist ein starker Impulsgeber zum Umsetzen dieser eigentlich schon bekannten Ideen.“

Auf diesen Trend, der sich auch im internationalen Automobilbau widerspiegelt, hat man bei Yaskawa schnell reagiert. Mit seinen Motoman-Industrierobotern, Frequenzumrichtern und Servoantrieben, gehört der japanische Technologiekonzern zu einem der Schwergewichte in der Fertigungsautomatisierung. Schon vor zwei Jahren präsentierten Yaskawa-Entwickler eine zentral programmierbare Schweißzelle mit sieben Robotern. Die dichte Roboterbestückung verdankt sich parallel koordinierten Bewegungen von Robotern mit sieben Achsen und Positionierern. Kurze, synchrone Bewegungen und die richtige Platzierung der Roboter haben einen großen Einfluss auf den Energieverbrauch. Vor allem ein möglichst geringer Abstand des Greifers zum Bauteil benötigt weniger Haltekräfte für den Roboterarm und senkt folglich den Strombedarf.

Energieeffiziente Maschinen mit Schlafmodus freilich sind nur ein Baustein auf der Suche nach Produktivitätsvorteilen. Die besser koordinierte Roboterkinematik in der Gemeinschaftszelle eröffnet auch neue Einsatzfelder. Ein Doppelarmroboter aus dem aktuellen Produktprogramm von Yaskawa beispielsweise zählt zu den multifunktionalen humanoiden Robotern mit 15 ansteuerbaren Achsen und einer Tragkraft von 20 Kilogramm. Die beiden Arme können synchron zupacken oder gleichzeitige, überlagerte Bewegungen wie bei einem Menschen ausführen. Die niederländische Robomotive BV aus Roermond hat den zweiarmigen Roboter mit adaptiven Greifern und einer 3-D-Bildverarbeitungssoftware ausgestattet. Nach Firmenangaben reicht das Anwendungsspektrum von der Beschickung von CNC-Maschinen, Pressen oder Öfen über komplexes Handling bis zum Verpacken und Palettieren.

Der Vormarsch flexibler Roboter, die besser mit dem Werker kooperieren und ihre Umgebung exakt wahrnehmen und selbständig reagieren können, ist ein Mosaikstein im Industrie 4.0-Puzzle und damit ein Treiber für smarte Autofabriken. Produktionstechniker suchen immer häufiger nach neuen Automatisierungstechniken, die unnötigen Ressourcenverbrauch reduzieren und die Kostenbudgets entlasten. „Wenn man Industrie 4.0 als eine Initiative zur Flexibilisierung, Individualisierung der Produktion unter Einsatz von kognitiver Hard- und Software versteht, dann ist das genau das, was die Robotik auszeichnet“, unterstreicht Klos.

In den kommenden Jahren, so Patrick Schwarzkopf, seit März 2014 neuer Geschäftsführer VDMA Fachverbands Robotik + Automation, eröffnen sich für die Automobilindustrie durch die Weiterentwicklung der direkten Zusammenarbeit von Mensch und Roboter signifikante Optimierungspotenziale. Aus Sicht des Interessenverbands der Investitionsgüterindustrie ermöglichen moderne Robotertechniken vollkommen neue Montagekonzepte mit mehr Flexibilität und ergonomischen Vorteilen. „Die gute Eignung des Roboters für die Serienfertigung von sehr leichten CFK-Bauteilen bietet neue Anwendungsmöglichkeiten“, betont Schwarzkopf. Mit einem Anteil von mehr als 50 Prozent liegt die Automobilindustrie als Abnehmerbranche von Robotik und Automation unangefochten auf dem ersten Platz.

Patrick Schwarzkopf, neuer Geschäftsführer VDMA Robotik+Automation: "Optimize your production gilt als Leitthema vor allem den Aspekten Leichtbau und Ressourceneffizienz mit Blick auf geringere Material- und Energiekosten." Bild: VDMA

Auch Kameras sparen Strom
Eine Spitzenposition im High-tech-Umfeld nimmt auch die industrielle Bildverarbeitung ein. Nach VDMA-Angaben ist der Branchenumsatz im letzten Jahr um fünf Prozent auf 1,6 Milliarden Euro gestiegen. Die Branche vollzieht in hohem Tempo den Wandel zu smarter Technik für die digitale Fabrik. Ein aktueller Trend sind Smartkameras, die Bilder aufnehmen und dank integrierter Prozessoreinheit zur Datenverarbeitung auch selbst auswerten. Diese kompakte und kostengünstige Alternative zu klassischen PC-basierten Bildverarbeitungssystemen erfreut sich zunehmender Beliebtheit.

„Smartkameralösungen sind einfach, bedienerfreundlich, schnell und robust. Zudem kann diese Technologie den PC als größten Platz- und Ressourcenverschwender eliminieren und ist aufgrund ihres signifikant niedrigeren Stromverbrauchs für eine nachhaltige und energieeffiziente Produktion erste Wahl“, so Michael Engel, Geschäftsführer des Bildverarbeitungsspezialisten Vision Components. Trotz empfindlicher Elektronik eignen sich intelligente Kameras für den Einsatz in rauher Industrieumgebung. Sie kommen gänzlich ohne bewegte Teile wie Festplatten oder Lüfter aus, aber sammeln und verarbeiten Bildsignale wie eine stationäre Workstation im Schaltschrank.

Moderne Robotertechniken öffnen die Tore hin zu vollkommen neuen Montagekonzepten mit mehr Flexibilität und ergonomischen Vorteilen. Bild: Fotodesign Gasparini

Ein weiterer Pluspunkt ist die günstige Energiebilanz: Während die Leistungsaufnahme PC-gestützter Kameras zwischen 100 und 200 Watt liegt, benötigt eine digitale Kamera je nach Typ lediglich zwischen 1,5 und 7 Watt. Entsprechend niedriger fällt denn auch die Stromrechnung aus.
Moderne Visionsysteme profitieren vor allem von der weiteren Miniaturisierung der High-Tech-Komponenten. Die Kameras werden immer kleiner sowie leistungsfähiger und erreichen Auflösungen bis 16 Megapixel. Mit dem schnellen USB 3.0-Anschluss zeichnet sich zudem eine spezifizierte Hochleistungsschnittstelle ab, die Datenmengen von 400 Megabyte je Sekunde und mehr überträgt und damit etwa die 3,5-fache Gigabit-Ethernet-Geschwindigkeit erreicht.

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Andreas Buthner/mr