Artikel ArtiMinds Robotics GmbH

Als Experte in Sachen „Advanced Robotics“ bietet ArtiMinds am 8. und 21. November sowie 5. Dezember kostenfreie Webinare zum Fokusthema „Roboterautomatisierung im Bereich Kabel- und Leitungssatzmontage“ an.

Das Handling und die automatische Montage von biegeschlaffen Teilen wie Leitungen, Kabeln und Steckern sind technisch anspruchsvoll und hochkomplex. In der Fertigungsindustrie müssen große Toleranzen ausgeglichen, hohe Qualitätsanforderungen erfüllt und eine Vielzahl von Varianten flexibel unterstützt werden.

So sind trotz steigendem Automatisierungsdruck das Konfektionieren von Kabeln, die Kabelbaumfertigung oder Leitungssatzmontage, z.B. in der Automobilindustrie oder im Bereich weiße Ware, immer noch Handarbeit.

Roboterzellen bieten flexiblere Automatisierungsmöglichkeiten als der Sondermaschinenbau. Jedoch sind elastische Leitungen, die sich in beliebige Richtungen verwinden können, für Roboter schwer zu lokalisieren und zu greifen. Auch die Montage bzw. das Stecken der Bauteile stellen aufgrund ihrer Biegeschlaffheit eine große Herausforderung dar. Sensor-adaptive Roboterkonzepte spielen daher eine Schlüsselrolle, um den Automatisierungsgrad zu erhöhen und die Wettbewerbsfähigkeit der Unternehmen zu erhalten.

Dr.-Ing. Andreas Hermann, Webinar-Referent und Senior Team Leader Advanced Robotics bei ArtiMinds erklärt: „Mit innovativen Konzepten und einer Kombination aus Robotern und den richtigen Sensoren lassen sich z.B. Varianzen bei Kabel- oder Steckerpositionen problemlos ausgleichen. Sensor-adaptive Robotik ist die ideale Lösung, um formlabiler Kabel, Leitungen oder Stecker zu bearbeiten und Prozesse wie die Leitungssatzproduktion und -montage flexibel und zugleich wirtschaftlich rentabel zu automatisieren.“

Das Webinar zeigt die neuesten Trends, Herausforderungen und robotergestützte Automatisierungslösungen zur Bearbeitung biegeschlaffer Teile und beleuchtet die Voraussetzungen, um sensoradaptive Roboteranwendungen robust und wirtschaftlich umsetzen zu können. Die Teilnahme ist kostenfrei. Alle Termine sowie die Anmeldung finden Interessenten auf der Webseite von ArtiMinds.

Aktuelle Zahlen der International Federation of Robotics (IFR) belegen, dass die Roboterdichte in Deutschland auf ein Rekordniveau gestiegen ist. Erfahrenen Unternehmen, die Roboter schon lange in ihrer Produktion einsetzen, versuchen, neuartige anspruchsvolle Fertigungsschritte und Anwendungen umzusetzen. Auch KMUs gehen immer häufiger den Weg der roboterbasierten Automatisierung, um Kosten zu senken, Mitarbeiter zu entlasten, die Qualität zu steigern und auch bei kleinen Losgrößen flexibel zu bleiben.

Bei Robotik-Neulingen scheitert der Einsatz nicht selten an mangelndem Know-how und fehlender Projekterfahrung. Doch auch Unternehmen, die bereits Prozesse mit Hilfe von Robotern automatisiert und Expertise aufgebaut haben, stoßen bei unzureichender Planung im Vorfeld an ihre Grenzen.

Denn egal ob Industrieroboter oder Cobot: bei jedem Robotik-Projekt gibt es zahlreiche Aspekte, die betrachtet, evaluiert und strategisch durchdacht werden müssen, um nicht in die Zeit- und Kostenfalle zu tappen und die Anwendung praxistauglich umzusetzen. Eine strukturierte und vorausschauende Planung ist der Schlüssel zum Erfolg.

Das kostenfreie Robotik-Whitepaper „So geht Automatisierung“ von ArtiMinds analysiert die fünf meist unterschätzen Stolpersteine beim Einsatz von Robotern und zeigt, auf welche Aspekte Anwender achten sollten, um mögliche Fallstricke zu vermeiden. Außerdem werden unterschiedliche Anwendungsbereiche sowie roboterbasierte Lösungsansätze vorgestellt.

Ergänzt wird das Whitepaper durch interaktive Checklisten, die bei der strategischen Planung, Umsetzung und Auswahl der geeigneten Hard- und Software helfen.

Mehr Informationen und das kostenfreie Whitepaper sind auf der ArtiMinds Webseite verfügbar.

Ob komplexe Reinigungsanwendungen mit der trockenen quattroClean-Schneestrahltechnologie, die Applikation biegsamer Folien und flexibler Substrate auf gekrümmte Oberflächen oder das hochpräzise Schleifen und Polieren von Freiformflächen – nur einige klassische Aufgabenstellungen, die Roboter effizient, prozesssicher und reproduzierbar erledigen. Dennoch scheuen sich insbesondere Unternehmen, die kleinere und mittlere Stückzahlen fertigen, ein variantenreiches beziehungsweise häufig wechselndes Teilespektrum haben oder komplexe Komponenten bearbeiten, vor dem Einsatz von Robotern. Grund ist nicht die Hardware – Roboter werden inzwischen in unterschiedlichsten Ausführungen vergleichsweise kostengünstig angeboten. Stolperstein ist die Planung, Erstellung und Instandhaltung der Roboterprogramme, die bisher einen hohen Aufwand und herstellerabhängige Programmier-Spezialisten erforderlich machte sowie die damit verbundenen hohen Kosten. Besonders herausfordernd wird es, wenn es um komplexe Bewegungsabläufe für sensorbasierte Anwendungen geht.

Schnelle und kostensparende Programmierung mit innovativem Tool

Diese Hürden hat die auf komplexe Automatisierungsaufgaben, beispielsweise in der industriellen Bauteilreinigung und Oberflächenbehandlung sowie für die Mikrodosierung und der Entwicklung intelligenter Handhabungslösungen, spezialisierte acp systems AG mit der innovativen Softwarelösung von ArtiMinds Robotics aus dem Weg geräumt. Die ArtiMinds Robot Programming Suite (RPS)

ermöglicht die intuitive Programmierung von Robotern zahlreicher namhafter Hersteller inklusive damit kompatibler Peripherie-Hardware wie Greifer, Kamera, Kraft- Momenten-Sensor ohne eine Zeile Code selbst schreiben zu müssen. Offline- und Online-Programmierung werden dafür nahtlos miteinander kombiniert und ermöglichen eine effiziente Programmerstellung sowie durchgängige Planung, Programmierung und Inbetriebnahme.

Komplexe Automatisierungsaufgaben einfach lösen

Welche Vorteile sich daraus ergeben, verdeutlicht ein Beispiel: Bei der automatisierten quattroClean-Reinigung stark strukturierter Komponenten mit Freiformflächen, Hinterschnitten und integrierten Rohren muss der Roboter sehr komplexe Bahnkurven und Geometrien genau abfahren. Diese Bewegungsabläufe klassisch zu programmieren und abzugleichen ist aufwendig sowie zeitintensiv und erfordert viel Know-how.

Im Gegensatz dazu lassen sich die CAD-Daten des Bauteils mit dem Software-Tool ArtiMinds RPS einfach in die 3D-Simulationsumgebung und Offline-Programmierung importieren und daraus die Bewegungsbahnen automatisiert generieren. Die Ablaufsequenz der einzelnen Prozesse, also die Bewegungen und Arbeitsschritte, die der Roboter bei der Reinigung ausführen soll, wird per Drag and Drop vorprogrammierter Funktionsbausteine erstellt. Der Abgleich kann anschließend im Teach-in-Modus am Roboter erfolgen und das so generierte Programm getestet werden. Im letzten Schritt wird das erstellte Programm automatisch in die Zielsprache des eingesetzten Roboters übertragen. Ergänzt um prozess- und anwendungsspezifische Parameter, beispielsweise Strahlzeit, Druck und Volumenströme für Kohlendioxid und Druckluft sowie Anzahl der strahlenden Düsen, lässt sich die Anwendung in vergleichsweise kurzer Zeit und kosteneffektiv roboterbasiert automatisieren.

Bei der Applikation von Folien und Substraten, unter anderem Touchfolien und flexible Leiterplatten, auf gekrümmten Oberflächen dürfen weder Lufteinschlüsse noch zu partikuläre Verunreinigungen entstehen. Außerdem muss der Schutzfilm vom Roboter abgezogen werden, ohne die Folie zu beschädigen. Um dies sicherzustellen, verfügt der Roboter über einen der menschlichen Hand nachempfundenen Greifer, der die Folie als Rolle hält und auf der zu beklebenden Fläche lufteinschlussfrei appliziert. Diese Aufgabe zählt ebenfalls zu den Anwendungen, deren Automatisierung hohe Anforderungen an die Roboterprogrammierung stellt. Um die Bewegungsbahn exakt an die jeweilige Freiformfläche anzupassen, waren bisher zahlreiche kostspielige Programmierstunden, umfangreiche Testläufe und Anpassungen erforderlich. Die Möglichkeit, CAD-Daten für die Bahngenerierung und sensorische Komponenten einbinden zu können, verspricht die signifikante Vereinfachung und Verkürzung der Roboterprogrammierung auch bei diesen Anwendungen. Hinzu kommt, dass erforderliche Änderungen schnell und effizient intern durchgeführt werden können.

Die Ultraschallprüfung ist eine weit verbreitete zerstörungsfreie Prüfmethode, um Gussteile auf nicht sichtbare Fehlstellen wie z.B. Lunker, Poren oder Risse hin zu untersuchen. Da sich die akustischen Eigenschaften bei solchen Einschlüssen verändern, wird der Schallimpuls reflektiert und an den Prüfkopf zurückgesendet.

Gerade bei komplexen Bauteilgeometrien wird die Ultraschallprüfung meist noch manuell durchgeführt. Doch durch die Automatisierung des Vorgangs mit Hilfe von Robotern lassen sich Prüfkosten und Prüfzeit reduzieren sowie Messungen reproduzierbar machen.

Wichtig ist ein konstanter Anpressdruck des Prüfkopfes. Dies lässt sich mit einem Kraft-Momenten-Sensor sicherstellen. So kann der Roboter kraftgeregelt das Bauteil wie z.B. eine Felge abfahren und per Ultraschall nicht sichtbare Fehlstellen zerstörungsfrei nachweisen. Die Sensor- bzw. Prüfergebnisse werden automatisch und lückenlos dokumentiert.

Softwarelösungen wie ArtiMinds RPS minimieren den Programmieraufwand bei komplexen Bauteilgeometrien. Die Roboterbewegung bzw. Bahn wird auf Basis des CAD-Objekts des Bauteils, das sich mit einem Klick importieren lässt, automatisch generiert. Dadurch vereinfacht sich die Programmierung und manuelles Einteachen von komplexen Trajektorien wird überflüssig. Zusätzlich unterstützen spezielle vordefinierte Programmbausteine das kraftgeregelte Abfahren des Bauteils, so dass die Ausrichtung des Prüfkopfes auf gekrümmten Oberflächen automatisch erfolgt, ohne dass eine Kamera integriert werden muss.

KOSTENFREIE WEBINAR-REIHE „AUTOMATISIEREN MIT ROBOTERN”

Ab dem 14. Juli geht die Webinar-Reihe „Automatisieren mit Robotern“, die Unternehmen zeigt, worauf sie bei der Integration von Robotern achten sollten und wie ein schlanker Einstieg in die Robotik gelingt, in die zweite Runde. Organisiert werden die Online-Events von ArtiMinds Robotics, einem Softwareunternehmen, das sich auf die einfache und intuitive Programmierung und den durchgängigen Einsatz von Robotern spezialisiert hat.

Haben Sie vor, Prozesse in Ihrer Fertigung mit Robotern zu automatisieren? Haben Sie bereits Robotersysteme integriert und sind diese fit für die smarte Digital Factory? Oder haben Kosten, Komplexität und Schulungsaufwand bisher abgehalten und Sie würden gerne einen einfachen Einstieg in die Robotik finden?

Dann melden Sie sich zu den kostenfreien ArtiMinds Webinaren an und lernen Sie, wie die schnelle und flexible Roboterintegration gelingt:

• „Mit Robotern automatisieren: 5 Tipps für den schnellen, flexiblen und zukunftssicheren Einsatz“:

  Roboter ermöglichen Betrieben aller Unternehmensgrößen, flexibel und kosteneffizient zu automatisieren. Doch häufig hindern die technologische Komplexität, hohe Hardware-Kosten und der Schulungsaufwand für Mitarbeiter Unternehmen am Einstieg in die Robotik.Das Webinar zeigt, wie Anwender diese Hürden meistern und es schaffen, Roboter ohne großen Zeitaufwand und nachhaltig zu integrieren.

• „Einfache und herstellerunabhängige Roboterprogrammierung – so gelingt Ihr Einstieg in die Robotik“:

  Hier erfahren Teilnehmer konkret, wie sie mit der Software ArtiMinds Robot Programming Suite Roboteranwendungen flexibel und einfach konfigurieren, Sensorik-Komponenten robust integrieren und Online- und Offline-Programmierung miteinander kombinieren können.

Die Webinare finden am 14., 15. und 16. Juli statt. Weitere Informationen und die Anmeldung finden Sie auf der Webseite von ArtiMinds Robotics.

Raimund Hartelt, Webinar-Referent und Business Development Manager bei ArtiMinds erklärt: „Die Zahl der weltweit installierten Industrie-Roboter nimmt rasant zu. Flexibilität, die hohe Präzision und digitale Fertigungsumgebungen sind Treiber dieser Entwicklung. Doch gleichzeitig wird auch das Angebot an Robotern immer vielfältiger und komplexer, während es an spezialisierten Robotik-Experten mangelt. Die Webinare verdeutlichen, wie Software hier unterstützen kann.“

Roboteranwendungen herstellerunabhängig programmieren & simulieren

ZF Friedrichshafen ist einer der größten Automobilzulieferer weltweit. Uwe Wachter ist bei ZF Friedrichshafen Leiter des Production Tech Center Robotics and Vision. Er berichtet: „2016 haben wir das Production Tech Center Robotics mit Sitz in Schweinfurt gegründet. Wir sind der Bereich im ZF-Konzern, der sich um neue Technologien wie etwa Leichtbauroboter, Kamerasysteme oder Software-Lösungen für die Produktion kümmert. Wir agieren als interner Dienstleister, indem wir beraten, entwickeln und trainieren.”

In seiner Rolle als Technologie-Scout und -berater ist Uwe Wachter immer auf der Suche nach neuen Lösungen, die die Arbeit bei ZF erleichtern. So wurde er auf die Software von ArtiMinds aufmerksam.

Für ZF ist es von großem Vorteil, einmal eine Roboterapplikation in der RPS entwickeln, und dann jederzeit auf verschiedenen Robotersystemen laufen lassen zu können. Dazu Wachter: „Wenn wir beispielsweise in Schweinfurt eine Anwendung für Roboter des Herstellers A entwickeln, dann können wir anschließend aus diesem Quellcode auch das lauffähige Programm für Roboter des Herstellers B generieren und dieses Programm per E-Mail zu unserem Werk in Portugal schicken. Dann können die Kollegen in Portugal mit ihrem Robotersystem B die gleiche Produktion fahren wie wir in Schweinfurt mit dem Robotersystem A. Diese Flexibilität bietet uns nur die Software von ArtiMinds.”

Ein weiterer Aufgabenschwerpunkt sind Simulationen. Hierfür nutzt Jonas Arnold, Ingenieur für kollaborative Roboter,  regelmäßig die Robot Programming Suite. Er berichtet: „Oft sind wir mit der Aufgabe konfrontiert, abzuschätzen, ob ein Roboter in einer gegebenen Situation eine bestimmte Taktzeit erfüllen kann oder nicht.”

In der Vergangenheit musste ZF für solche Machbarkeitsstudien das Robotersystem mit viel Aufwand vor Ort installieren, die passende Applikation entwickeln und testen, ob das System die vorgegebene Taktzeit erfüllen kann.

Mit der Robot Programming Suite könne ZF Anwendungen nicht nur programmieren, sondern auch simulieren und dadurch Zeit und Kosten sparen. Jonas Arnold erklärt: „Durch die Visualisierung können wir bereits im Vorfeld mögliche Probleme erkennen. Das fängt schon mit den räumlichen Gegebenheiten an. Bietet der verfügbare Platz überhaupt ausreichend Bewegungsfreiheit?”

Beim Einsatz kollaborativer Roboter sind außerdem spezielle Normen einzuhalten, die für die Sicherheit der Mensch-Roboter-Kollaboration sorgen sollen. Arnold erklärt: „Im Vorfeld müssen wir beispielsweise evaluieren, wo Kollisionen von Mensch und Roboter möglich sind. Kann der Roboterarm bis in Kopfhöhe gelangen? Gibt es mögliche Klemmstellen? Um die Sicherheit zu gewährleisten, müssen wir Kraft- und Druckwerte einhalten und die Bewegungsgeschwindigkeit des Roboters begrenzen. Beim Greifprozess muss man Ungenauigkeiten einplanen, die Zeitverzögerungen verursachen. All das können wir durch die Simulation mit der Robot Programming Suite leichter beurteilen.”

Darüber hinaus hatte ZF auch einige Automatisierungsaufgaben, für die sie gemeinsam mit dem Projektteam von ArtiMinds eine gute Lösung für die Umsetzung des Roboterprogramms erarbeitet haben. Arnold lobt die Kooperation und enge Zusammenarbeit: „Zwischen uns hat sich eine schöne und stabile Partnerschaft entwickelt.”

Automatisiert statt manuell – THT-Bestückung mit Robotern

Wenn Platinen mit bedrahteten Bauteilen bestückt werden sollen, kommt das manuelle und aufwändige THT-Verfahren zum Einsatz. Die Softwarelösung von ArtiMinds Robotics unterstützt Unternehmen dabei, für diese anspruchsvolle Aufgabe Roboter einzusetzen.

Häufig kommt bei der Fertigung elektronischer Baugruppen das SMT-Verfahren, das vollautomatisiert funktioniert, zum Einsatz. Wenn Leiterplatten jedoch mit bedrahteten Bauteilen wie große Kondensatoren, Spulen, Steckern oder Schaltern bestückt werden sollen, ist das THT-Verfahren meist die einzige Alternative. Hierbei werden die empfindlichen, biegsamen Bauteile durch Kontaktlöcher in eine Leiterplatte gesteckt und anschließend verlötet.

Diese präzise und filigrane Arbeit wird auch heute meist noch manuell durchgeführt und ist mit hohem Aufwand verbunden. Die großen Herausforderungen liegen vor allem in der Nachgiebigkeit von Metallteilen und Kunststoff, den Toleranzen der Bauteilgehäuse sowie der hohen Variantenzahl elektronischer Bauelemente.

Die Software Robot Programming Suite (RPS) der Firma ArtiMinds ermöglicht es, die THT-Bestückung zu automatisieren, indem sie Industrierobotern kraftgesteuerte Prozesse wie z.B. das kontrollierte Fügen oder Abtasten von Oberflächen beibringt. Durch die Integration der gängigsten Greifer, Kamerasysteme und Kraft-Momenten-Sensoren lassen sich mit RPS insbesondere sensor-adaptive Anwendungen robust und schnell umsetzen.

Über eine grafische Oberfläche programmiert und konfiguriert der Anwender seine Applikation ganz einfach per Drag & Drop. Hierfür steht ihm eine Bibliothek mit über 50 Templates, die unterschiedliche Funktionen und Bewegungen abbilden, zur Verfügung. Je nach Beschaffenheit des elektronischen Bauteils kann der Anwender aus zwei Suchvorlagen für den Steckvorgang wählen. Die Spiralsuche platziert die Elemente über eine kraftgeregelte Kreisbewegung und kann auf diese Weise auch Löcher mit Abweichungen lokalisieren. Bei der Spike-Suche werden Löcher durch Picken ermittelt, ohne dass empfindliche Teile wie Stifte verbiegen. 

Die Parametrierung erfolgt dann via intuitiven Wizards, die alle relevanten Daten abfragen. Zusätzlich wird der Anwender mit kurzen Videoanleitungen unterstützt. Der große Vorteil der RPS liegt in der Kombination von Online- und Offlineprogrammierung. Der Offline-Modus ermöglicht, den Roboter auch im laufenden Betrieb einzulernen und das Programm in der Simulation zu visualisieren. Anschließend wird der automatisch generierte Code direkt auf die Steuerung übertragen. Änderungen kann der Werker nun offline in der RPS oder online direkt am Roboter vornehmen und in die Software zurückspielen. Dies spart nicht nur Zeit und Kosten bei der Inbetriebnahme, sondern reduziert auch den Aufwand bei der anschließenden Wartung und bei Prozessoptimierungen.

Das neue Feature Learning und Analytics for Robots (LAR) analysiert automatisch die Sensordaten aller in der Applikation verbauten Komponenten und macht minimale Prozessabweichungen oder Kräfte, die das Material unnötig belasten, sichtbar. Ein minimaler Versatz der Löcher, der den Suchvorgang beim Platzieren der Bauteile unnötig verlängert, kann so schnell erkannt und der Fügeprozess entsprechend optimiert werden.