Große Stückzahlen eines Produkts erleichtern die Amortisation von Investitionen in die Fertigungsautomatisierung. Bei den low-volume-/high-mix-Produktionen sieht es gegenteilig aus und seltenst rechnet sich eine Investition. Als Alternative käme eine hochflexible Automatisierungslösung in Betracht, die sich mehrfach verwenden lässt: für unterschiedliche Produkte aber auch Fertigungsschritte, damit sich der Investitionsaufwand rechnet. Zur klassischen Stückzahlproblematik kommt der Fachkräftemangel als Treiber für eine Erhöhung des Automatisierungsniveaus hinzu.
Neben den bekannten Embedded-PCs bieten sich immer häufiger Cobots als Lösungsbausteine an. Hierfür muss die bestehende Fertigung nicht kostspielig und langwierig umgebaut, sondern kann „minimalinvasiv“ ergänzt, werden.
Gewinnbringende Cobot-gestützte Automatisierungslösungen entstehen dann, wenn mehrere Funktionen und Arbeitsschritte kombiniert werden und sich so kürzere Durchlaufzeiten und Kosteneinsparungen ergeben. In Verbindung mit automatisierter Prozess- und Qualitätsüberwachung entstehen intelligente Lösungen, die einen reibungslosen Produktionsablauf sicherstellen und die Produktqualität erhöhen.
Der Einsatz eines Embedded-PCs bietet hierbei die notwendige hohe Flexibilität: Er übernimmt als intelligenter Knotenpunkt eine zentrale Rolle für die Koordination zwischen Robotik, Peripherie sowie Prüfsystem und stellt gleichzeitig wichtige Funktionen für industrielle IoT-Konzepte und Industrie 4.0 bereit.
Verbesserte Arbeitsbedingungen – mehr Produktivität
Praktische Anwendungsfälle mit Cobots finden sich bspw. in den Bereichen Schrauben, Kleben/Dispensen, Löten und Material-Handling. Welche wesentlichen Aufgaben hierbei durch das Duo Cobot & Embedded-PC sinnvollerweise übernommen werden, zeigen Fertigungslösungen, die TQ einsetzt und unter dem Motto „aus der Praxis für die Praxis“ auch anderen Firmen als fertige Lösungspakete anbietet.
Pick-and-Place und optische Inspektion: Der Embedded-PC nutzt eine Kamera, um die Koordinaten von Baugruppen und Werkstücken zu bestimmen bei gleichzeitiger Übernahme dere Seriennummernerfassung und Qualitätskontrolle/-dokumentation. Bei Bedarf kann der Cobot fehlerhafte Werkstücke vor dem nachfolgenden Montageprozess aussortieren, um Folgefehler zu vermeiden. Eine nachgelagerte, automatisierte Datenauswertung kann dazu dienen, Maßnahmen zur Verbesserung der Anlieferqualität der Werkstücke zu veranlassen.
Löten: Roboter-gestütztes Material-Handling wird oft mit weiterführenden Prozessschritten kombiniert. So auch Lötprozesse, die durch denselben Cobot oder einen zweiten, im Prozess synchronisierten, Cobot ausgeführt werden. Zusätzlich zur Ablaufsteuerung lässt sich mit einem Embedded-PC eine intelligente Überwachung des Lötprozesses realisieren. Kontaktzeit, Lötspitzentemperatur sowie Lötdrahtvorschub können so verifiziert werden. Mit den gewonnenen Daten können KI-unterstützte Prozessoptimierungen durchgeführt werden.
Schrauben: Drehmoment-Überwachung und Qualitätsaufzeichnung sind bei hochwertigen Produkten elementare Vorgaben. Hier spielt der Embedded-PC eine wichtige Rolle für die automatisierte Qualitätssicherung, kann bei Abweichungen warnen und sofortige Gegenmaßnahmen anfordern.
Kleben/Dispensen: Der Embedded-PC stellt eine exakte Steuerung aller prozessrelevanten Dosierparameter sicher. Zudem überwacht er Füllstände und minimiert durch frühe Rückmeldung Stillstandzeiten.
Zeitgleich ist der Embedded-PC bei allen Anwendungsbeispielen auch zur Anbindung an das ERP-System sowie zum Teachen des Cobots nutzbar. Letzteres ist ohne große Probleme verbunden, wie das „2D-Kamerapaket“ zeigt: Dank TQ-Apps lernen die Cobots in weniger als fünf Minuten ein neues Objekt und den dazugehörigen Ablauf. So können wechselnde Sortiertätigkeiten schnell und einfach mit einer Installation umgesetzt werden. Service- und IoT-Dienste sind bei den Lösungsansätzen ebenso vorgesehen. Damit alle genannten Lösungen auch kombiniert an einem Arbeitsplatz nutzbar sind, besitzt MBox-ADV in der Ausführung „Robotic“ bereits zahlreiche vorinstallierte Softwarefunktionen, die entsprechend flexibel genutzt werden können.
Automatisierte Prozesse
Um Investitionskosten gering zu halten, ist es wichtig, unterschiedliche Funktionen zusammenzuführen und in einem Gerät zu vereinen. So können bspw. die Anzeige von Fertigungsdokumenten, das Erfassen von Produktionsdaten sowie Funktionen zur Qualitätsprüfung und -protokollierung in einer PC-Einheit zusammengefasst werden.
Das Unternehmen setzt hierbei auf eigene Embedded-PCs, die durch ihre robuste Bauweise im lüfterlosen 24/7-Betrieb besonders ausfallsicher sind und so Stillstandzeiten minimieren. Aufgrund der langfristigen Verfügbarkeit der Modelle kann stets auf einheitliche Hardware zurückgegriffen werden, wodurch sich der Aufwand zur Verwaltung der Geräte minimiert und reproduzierbare Lösungspakete entstehen.
Zur Erfassung von Seriennummern und Produktdaten werden oftmals Handscanner eingesetzt, die besondere Handhabungsflexibilität mit sich bringen. Alternativ können fest installierte Barcode-Scanner angebracht werden. Stoßen diese an Grenzen, weil es um sehr unterschiedliche Baugruppen und Systeme mit verschiedenartigen Produktlabels und Etiketten geht, können flexibel nutzbare Industriekameras zum Einsatz kommen – falls gewünscht auch von einem Cobot geführt. In diesem Fall kann das Kamerasystem zusätzliche Aufgaben wie optische Inspektion und Objekterkennung für Pick-and-Place-Funktionen in Robotik-Anwendungen übernehmen. All diese Konfigurationen haben eines gemeinsam: sie benötigen einen intelligenten Knotenpunkt, an dem die Daten zusammenlaufen und weiterverarbeitet werden. Hierfür sind Embedded-PCs optimal geeignet.
Bindeglied in Robotik-
Anwendungen
Ein Embedded-PC als intelligenter Knotenpunkt kann jedoch weitaus mehr abdecken. Ausführungen wie die TQ MBox-ADV, die mit vier voneinander unabhängigen Gigabit-Ethernet-Schnittstellen, mehreren USB-Ports, RS-232 sowie einer hochauflösenden Monitorschnittstelle ausgestattet ist, eignen sich ideal, um die Koordination unterschiedlicher Funktionseinheiten einer teil- oder vollautomatisierten Cobot-Anwendung zu übernehmen und dabei alle Qualitätssicherungsdaten, Material-Dispo, Service, Prozessoptimierung und IoT-Zusatzfunktionen wie Predictive Maintenance, im Auge zu behalten und weiterzuleiten. Dies Prinzip der Workload Consolidation, also mehrere einzelne Aufgaben in einem Gerät zu konsolidieren, spart Kosten und bietet die Möglichkeit, den Funktionsumfang flexibel zu erweitern und anzupassen.
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