Freitag, Oktober 20, 2017
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Der kollaborative Roboter als Game Changer in der Herausforderung Industrie 4.0

Die Industrie steht vor der Herausforderung immer mehr maßgeschneiderte Produkte oft auch in Kleinserien kosteneffizient herstellen zu müssen. Das fordert die Unternehmen, intelligente Maschinen und selbsttätig koordinierende Fertigungsprozesse mit einem hohen Grad an Flexibilität einzusetzen. Die HAHN Automation Tochter HAHN Robotics führt derzeit den erprobten kollaborativen Roboter „Sawyer“ von Rethink Robotics auf dem deutschen Markt ein. Sawyer stellt sich der Aufgabe, die medienpräsente Industrie 4.0 in realwirtschaftlich effiziente Fertigungspraxis umzusetzen und damit vor Allem den deutschen Mittelstand zu unterstützen.



In der modernen Fertigung erschweren ständig wechselnde Bedingungen den Einsatz konventioneller Automatisierung. So können etwa 90 Prozent der Produktionsherausforderungen praktisch und ökonomisch noch immer nicht von traditioneller Industrieautomation abgedeckt werden. Als Ultima Ratio haben viele Unternehmen Arbeiten, die sich vor allem durch Lohnintensivität auszeichnen, an preisgünstigere Lohnländer ausgelagert.

Zukunftsweisendes Konzept in der Robotik


Im voranschreitenden Prozess der Umstellung auf eine Industrie 4.0 geprägte Fertigung stehen zudem Produktionsprozesse einem immer schneller werdenden Wandel und der damit einhergehenden Anforderung der Flexibilität gegenüber. Auch wird es zum gelebten Usus, dass sich mittelständische Unternehmen nach den kostenintensiven Umstellungsprozessen der Produktion von Großkonzernen richten müssen, was bisweilen als Grundbedingung vorausgesetzt wird.

Um diese Prozesse zu unterstützen, hat Rethink Robotics den kollaborativen Roboter Sawyer entwickelt. Damit verwirklicht die US-amerikanische Hightech-Schmiede überzeugend eine neue Konzeption in der Robotik. Besonders mittelständische Unternehmen sind damit in der Lage, eine Hochleistungsautomation aufzubauen. Durch die starke Partnerschaft zwischen Rethink Robotics mit dem traditionsreichen Haus HAHN Automation und dessen Tochter HAHN Robotics erfährt der deutsche Markt jetzt die bahnbrechende Einführung des erprobten und kollaborativen Roboters Sawyer.

Der neue smarte Roboter, der seinen Namen Mark Twains Romanhelden Tom Sawyer verdankt, kann nicht exakt ausgerichtete Objekte aufnehmen, neu ausrichten und korrekt platzieren. Dank einer einzigartigen Kombination aus Nachgiebigkeit und fortschrittlicher Sensortechnologie passt sich Sawyer seiner Umgebung an, während bisher die Anpassung der Umgebung an den Roboter erfolgte.Der neue Roboter ist daher wie geschaffen für undankbare Arbeitsabläufe mit hoher Fluktuation und häufig wechselndem Teilehandling. Dank des Roboter-Positionierungssystems zur dynamischen Neuausrichtung und eines mobilen Sockels lässt sich Sawyer flexibel an wechselnde Produktionsanforderungen anpassen, transportieren und an anderer Stelle wiedereinsetzen.

Arbeitsplätze sicheren statt ersetzen


Der kollaborative Roboter verwirklicht überzeugend eine neue Konzeption in der Robotik: Er soll den Menschen in der Produktion nicht mehr ersetzen, sondern vielmehr mit ihm produktiv zusammenarbeiten. Dafür wurde der „Cobot“ (Co für collaborative) mit einem Grad an Intelligenz und Einfühlungsvermögen ausgestattet, der neue Maßstäbe in der Robotik setzt.

Ein wichtiger Aspekt in der Entwicklung Sawyers war von Anfang an die sichere und bedenkenlose Zusammenarbeit von Mensch und Maschine in der Produktion – und zwar ohne Schutzzaun. Leistung und Kraft des Roboters wurden dafür speziell adaptiv angepasst. Für die feinfühlige, kollaborative Sensorik Sawyers sorgen seriell-elastische Aktoren sowie integrierte Sensoren in den Gelenken, welche die bisher eingesetzten selbsthemmenden Motoren ersetzen. Mit diesem hohen Maß an Sicherheit ist der kollaborative Roboter einzigartig auf dem Markt. Die neue Technologie ermöglicht eine nahtlose Zusammenarbeit von Mitarbeitern und Robotern und erzeugt damit Win-Win Situationen: Mitarbeiter werden entlastet und können für komplexere Aufgaben eingesetzt werden, welche die Wertschöpfung des gesamten Unternehmens nachhaltig steigern.

Hochlohnland Europa erhalten


Der serienproduktionsreife Cobot wird die Spielregeln der industriellen Fertigung nachhaltig beeinflussen und verändern. Denn um im globalen Wettbewerb zu bestehen, müssen auch die personalkostenintensive deutsche Qualitätsfertigung beständig produktiver, flexibler und automatisierter werden. Sawyer bedeutet dabei auch eine Antwort auf den unaufhaltsamen Megatrend des demographischen Wandels in der deutschen Gesellschaft, der bereits heute neue Konzepte für die Zusammenarbeit von Mensch und Maschine erfordert. Durch seine intuitive Bedienung, Intelligenz und Lernfähigkeit hat Sawyer in diesem Kontext das Potenzial, die Produktion in der Hochlohn-Region Europa zu erhalten, anstatt zum gefürchteten Konkurrenten um heimische Arbeitsplätze zu werden.

Die denkbar geringen Anschaffungskosten lassen eine rege Nachfrage erwarten. HAHN Robotics rechnet im 3-Schichtbetrieb eine Amortisation der Investition bereits nach vier Monaten vor. Im Gegensatz dazu können bei konventionellen Robotern die Kosten für Programmierung und Integration den Anschaffungspreis schon mal um ein Vielfaches übersteigen. Ein weiterer Vorteil ist die Intuition hinsichtlich der Bedienung von Sawyer. Ganz in der Mentalität seines Schöpfers Rodney Brooks ist Sawyer so einfach zu bedienen wie ein Smartphone und kann damit Komplikationen bei der Integration drastisch reduzieren. Dadurch ist der Cobot nicht nur schneller einsatzbereit, sondern verursacht auch keine hohen Standzeiten.

Last but not least kann Sawyer viele bisher nicht automatisierbare Fertigungsaufgaben übernehmen. Unzählige Einsatzfälle finden sich beispielsweise in Handling, Montage, Logistik, Verpackungs-, Automobil-, Kunststoff- und Lebensmittelindustrie, Maschinenbau, Elektronikfertigung – um nur einige wenige zu nennen. 

Flexibel, präzise und intelligent


Mit einem Gewicht von 19 kg verfügt Sawyer über sieben Freiheitsgrade/Gelenke bei einer Reichweite von 1260 mm im Umkreis von 360 Grad. Erlerntes kann der für Schutzart IP54 zugelassene Roboter auf engstem Raum in vielen verschiedenen Ausrichtungen umsetzen. Mit seinen Kontrollsensoren „erfühlt“ er sich seinen Weg durch Vorrichtungen hindurch und erkennt sogar Positionsveränderungen der Materialien. Er kann nicht exakt ausgerichtete Objekte aufnehmen, neu ausrichten und korrekt platzieren. Dies ermöglicht eine adaptive Wiederholgenauigkeit, die in der Roboterindustrie einzigartig ist. Sawyer kann so effektiv in Produktionsumgebungen Aufgaben mit einer Toleranz von 0,1 mm übernehmen. 

Auf der Grundlage der patentierten seriell-elastischen Aktoren (Series Elastic Actuators) haben die Entwickler durch die Kombination von mechanischer Nachgiebigkeit mit einer ausgeklügelten Kraftregelung eine tolerante und innovative Bewegungssteuerung entwickelt. Diese gewährleistet einen sicheren, präzisen und flexiblen Betrieb, bei dem sich der Roboter an die richtige Position herantastet, ohne Teile, Vorrichtungen oder sich selbst zu beschädigen. Somit kommt er auch in weniger strukturierten Umgebungen sehr gut zurecht.

Mit Kopf und Hand serienmäßig sehen


Um visuelle Informationen zu empfangen und zu verarbeiten, verfügt Sawyer über ein integriertes Kamerasystem, bestehend aus einer Kopfkamera mit einem breiten Sichtfeld sowie einer Cognex Kamera in seinem Handgelenk. Sie dient dem Roboter als Positionierungssystem zur dynamischen Neuausrichtung oder ausgeklügelten optischen Anwendungen. In naher Zukunft wird es erweiterte Funktionen geben, die bereits heute mit dem Cognex Kamerasystem möglich sind. So kann Sawyer zukünftig beispielsweise Lichtampeln erkennen oder fehlende Teile erfassen.

Der Roboter läuft auf der Softwareplattform „Intera3“, die bei Bedarf eine schnelle und einfache Schulung ermöglicht. Dadurch kann sich Sawyer im Handumdrehen an einem anderen Arbeitsplatz „einarbeiten“. Die Software wird ständig weiterentwickelt und regelmäßig mit Updates zum Download bereitgestellt.

Im Livebetrieb zu erleben ist Sawyer im Rahmen der im März 2016 stattfindenden Sawyer Hautnah-Tour http://www.hahnrobotics.com/roadshow/, auf der Hannover Messe, Automatica und Kunststoffmesse K.

Hannover Messe Halle 17, Stand D11 am Stand von Rethink Robotics
Automatica Halle B4, Stand 309 am Stand von Rethink Robotics

Bilder:

Bild oben: „Mein Name ist Sawyer und ich bin angetreten, um dem Mittelstand bei der Umsetzung von Industrie 4.0 zu helfen.“

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Dank des mobilen Sockels lässt sich Sawyer flexibel an wechselnde Produktionsanforderungen anpassen, transportieren und an anderer Stelle wiedereinsetzen.

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Der Gründer des US-amerikanischen Unternehmens Rethink Robotics Rodney Brook ist der Schöpfer des Sawyers.



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