Platzsparendere Lösung: Der kollaborative Roboter bestückt die Fräsmaschine.
Foto: Universal Robots

Robotertechnik

Sinnvoll und effektiv: Cobots an der Fräsmaschine

Baumruk & Baumruk lässt Fräsmaschinen durch kollaborierende Roboter von UR beschicken, reduziert so Routinetätigkeiten und lindert den Fachkräftemangel.

Wenige EU-Mitgliedsstaaten verfügen über einen derart dynamischen Arbeitsmarkt wie die Tschechische Republik: Mit einer Arbeitslosenquote von rund 3 % (Schätzung statista.com für 2018) herrscht dort heute annähernd Vollbeschäftigung, weshalb viele Unternehmen händeringend qualifiziertes Personal suchen – nicht selten vergeblich. Immer mehr Betriebe versuchen daher, dem Fachkräftemangel durch eine verstärkte Automatisierung von Fertigungsprozessen zu begegnen, was Tschechien zu einem der europäischen Vorreiter bei der Digitalisierung und im Bereich der Industrie 4.0 macht.

Vom Entwurf bis zur Endmontage

Auch das mittelständische Maschinenbauunternehmen Baumruk & Baumruk s.r.o. in Chrást bei Pilsen hat diesen Weg beschritten. Es setzt bei der Herstellung von Maschinenteilen neben traditionellen Industrierobotern mittlerweile zwei kollaborierende Roboter (Cobots) des dänischen Herstellers Universal Robots (UR) ein. Die Mitarbeiter werden dadurch von repetitiven Tätigkeiten entlastet, sodass ihre wertvolle Arbeitskraft für Aufgaben mit höherer Wertschöpfung eingesetzt werden kann.

Von drei auf 100 Angestellte

Im Jahr 1990 von der Familie Baumruk als Betrieb mit gerade einmal drei Mitarbeitern gegründet, hat sich das Unternehmen seither rasant entwickelt. Die heute rund 100 Angestellten übernehmen für ihre Kunden den kompletten Herstellungsprozess von Metallteilen: vom Entwurf über die Bearbeitung des Rohmaterials, das Schweißen und die Oberflächenbehandlungen bis hin zur Endmontage. Teile von Elektromotoren oder Operationstischen zählen ebenso zur Produktpalette von Baumruk & Baumruk wie Komponenten für Schienenfahrzeuge. Als exklusiver Produzent ausgewählter Ersatzteile für Lokomotiven aus dem Hause Škoda stellt das Unternehmen für die tschechische Eisenbahngesellschaft Ceské dráhy unter anderem Stromabnehmer, Dämpfelemente oder Fahrgestellteile her.

Maximale Automatisierung

Moderne Produktionsanlagen und ein erfahrenes Mitarbeiterteam garantieren eine stets hohe Qualität der Erzeugnisse, die in viele europäische Länder exportiert werden. In den vergangenen zehn Jahren hat Baumruk & Baumruk dabei stark in Automatisierungslösungen, neue Maschinen und Software investiert, um firmeninterne Prozesse zu optimieren: „Unser Hauptziel ist die maximale Automatisierung der Produktionsprozesse“, erklärt Geschäftsführer Martin Baumruk. „Natürlich kann nicht alles sinnvoll und effektiv automatisiert werden, aber wo immer wir Potenzial sehen, Routineaufgaben zu reduzieren, versuchen wir, dies zu tun. Wir haben unsere Prozesse daher kontinuierlich und systematisch automatisiert – von der Verwaltung über die Lagerhaltung bis zur Fertigung.“

Sieben große Schweißmaschinen

Der Betrieb verfügt über sieben große Schweißmaschinen und drei Industrieroboter, die Maschinen mit Bauteilen beschicken und ihre Arbeit abgeschirmt vom Menschen verrichten. Für das Bestücken von Fräsmaschinen mit kleineren Bauteilen wollte das Familienunternehmen nun jedoch erste Schritte in Richtung kollaborativer Robotik wagen.

Cobots arbeiten Seite an Seite mit dem Menschen

Diese Aufgabe erforderte eine platzsparendere Lösung, bei der die Mitarbeiter in einer sicheren Umgebung mit Robotern zusammenarbeiten sollten. Auf einer Industriemesse wurden die Verantwortlichen schließlich auf die kollaborierenden Roboter von Universal Robots aufmerksam. Nach einer erfolgreich abgeschlossenen Risikobeurteilung und der Inbetriebnahme im Werk können sie dort nun Seite an Seite mit dem Menschen operieren, ohne von ihm durch besondere Schutzvorrichtungen getrennt zu sein. Baumruk-Konstrukteur Tomáš Bláha betrachtet den geringen Platzbedarf als einen der wesentlichen Gründe für die Anschaffung der Cobots: „Für uns war es von entscheidender Bedeutung, die Roboter in den bestehenden Arbeitsbereich einzugliedern, wo das Raumangebot sehr begrenzt ist. Deshalb konnten wir auch keine Standard-Industrieroboter verwenden, denn es gab einfach nicht genug Platz, um einen Sicherheitsbereich um sie herum einzurichten.“

Zwei 10-kg-Roboter bestücken die CNC-Maschinen

Inzwischen platzieren zwei UR10-Roboterarme, benannt nach ihrer Traglast in Kilogramm, im Werk in Chrást abwechselnd Kleinteile in CNC-Maschinen, die von den Mitarbeitern bei Bedarf auch manuell bedient werden können. Die schlanken Roboterkollegen sind dafür mit pneumatischen Zweifingergreifern, zwei Befestigungsaufsätzen und Magneten ausgestattet, um die Komponenten zu bewegen. Sie greifen ein Teil und nachdem sich die Schutztür der Fräsmaschine geöffnet hat, schwenken sie in den Arbeitsraum hinein und legen das zu bearbeitende Werkstück dort ab. Nach Ende des Fräsvorgangs entnehmen sie das Bauteil wieder und stapeln es außerhalb der Maschine ab.

Einfache Programmierung

Die Programmierung und Handhabung der Cobots von Universal Robots gestaltet sich auch für den ungeübten Bediener einfach und benutzerfreundlich. So konnte Baumruk & Baumruk sie zügig und unkompliziert in ihre bestehende Fertigungslinie integrieren. Um das Handling der Roboter zu erlernen, absolvierten die Werker eine Schulung im virtuellen Klassenzimmer der UR Academy. Nach nur zwei Stunden konnten sie damit bereits selbstständig ihre erste eigene Anwendung programmieren und diese innerhalb von acht Stunden optimieren. „Wir haben den gesamten Arbeitsplatz einschließlich des pneumatischen Systems und der Anbindung an die Maschine selbst entwickelt und gebaut, und zwar ohne externe Unterstützung und ohne ein spezielles Projektteam zu bilden“, erzählt Martin Baumruk stolz. „Deshalb hat das Projekt zwar drei Monate gedauert – nachdem alles vorbereitet war, haben wir die Roboter jedoch in nur wenigen Tagen erfolgreich zum Laufen gebracht.“ Die Anschaffung der beiden UR10-Cobots hat sich für den metallverarbeitenden Betrieb in vielfacher Weise bezahlt gemacht.

Investititon hat sich in neun Monaten amortisiert

Aufgrund ihrer Flexibilität können die auszuführenden Tätigkeiten immer wieder neu zwischen Mensch und Roboter aufgeteilt werden, weil die Beschickung von Werkzeugmaschinen allein durch Roboter nicht in jedem Fall zweckmäßig ist. Darüber hinaus muss das Personal die Maschinen dank der Unterstützung durch Roboter nicht mehr permanent im Auge behalten. Die Arbeiter befüllen heute lediglich einen Vorratsbehälter mit Einzelteilen für mehrere Stunden und prüfen stichprobenartig den Stand der Bearbeitung dieser Teile durch die CNC-Maschinen. Die dadurch freiwerdende Zeit können sie für andere Aufgaben nutzen. Die Kosten für den Kauf der Cobots haben sich somit innerhalb von nur neun Monaten amortisiert.

Fachkräftemangel kompensieren

Baumruk & Baumruk legt dafür einen Zwei-Schicht-Betrieb bei Volllast zugrunde und geht davon aus, dass dabei nur 30 % der Kosten anfallen, die ein menschlicher Bediener verursachen würde. Für Geschäftsführer Baumruk steht jedoch nicht ausschließlich der Return on Investment im Vordergrund. Er zeigt sich erleichtert, den Fachkräftemangel in seinem Betrieb durch den Einsatz der beiden kollaborierenden Roboter ein Stück weit kompensieren zu können: „Obwohl es noch zu früh ist, um quantifizierbare Auswertungen vorzunehmen, haben wir bereits das Hauptziel erreicht, für das wir die Cobots eingesetzt haben: die Minimierung von Wiederholungs- und Routinearbeiten."

cd

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