Industrielle Roboterarme erfüllen ähnliche Funktionen wie menschliche Arme

Die Verwendung von Roboterarmen im Lager

18 September 2020

Aufgrund immer kürzerer Logistikzeiten müssen Unternehmen Prozesse automatisieren, um eine maximale Produktivität zu erreichen. Ein gutes Beispiel dafür sind die immer beliebter werdenden industriellen Roboterarme, da diese repetitive Aufgaben, die zuvor einem Bediener zugewiesen waren, beschleunigen.

Hierbei handelt es sich um eine Technologie, die nicht nur die Effizienz in Produktion und Logistik verbessert, sondern auch die automatische Handhabung schwerer Objekte ermöglicht sowie die Durchführung von Tätigkeiten, die eine hohe Präzision erfordern, ohne dass ein menschliches Eingreifen erforderlich ist.

Aus diesem Grund entscheiden sich immer mehr Unternehmen für diese Lösung. Eine Studie des Beratungsunternehmens Information and Communication Technology (ICT) Market Research zeigt, dass der Umsatz dieser Geräte von 18.900 Millionen US-Dollar auf 39.000 Millionen im Jahr 2024 steigen wird, was ein Wachstum von 206 % bedeutet.

In diesem Artikel wird erläutert, wie Roboterarme entstanden sind und wann sie sich im Lager konsolidiert haben. Darüber hinaus werden ihre Vorteile und Hauptanwendungen in der Industrie dargestellt.

Was ist ein Roboterarm?

Ein Roboterarm ist ein programmierbares Gerät, dessen grundlegende Funktionen und Verhalten denen eines menschlichen Arms ähneln. Die verschiedenen Teile, aus denen der Roboter besteht, werden zusammengefügt und miteinander verbunden, sodass der Roboter Dreh- und Verschiebebewegungen ausführen kann.

Am Ende des Arms befindet sich als Verlängerung die Roboterhand, die je nach Funktion wie ein Greifer, ein Saugnapf oder sogar wie eine Hand geformt sein kann. Diese können unter anderem zum Halten, Bewegen von Waren, Kommissionieren oder Zusammenbauen von Teilen dienen.

Das Ende des Roboterarms kann je nach Funktion und Volumen der zu handhabenden Last mit einer Hand oder einem Greifer ausgestattet sein
Das Ende des Roboterarms kann je nach Funktion und Volumen der zu handhabenden Last mit einer Hand oder einem Greifer ausgestattet sein

Obwohl der Prototyp des englischen Ingenieurs Bill Griffith P. Taylor aus dem Jahr 1938 als der erste Prototyp eines Industrieroboters gilt, entwickelte sich erst in den 1970er Jahren ein fieberhafter technologischer Wettlauf, vor allem zwischen japanischen und amerikanischen Firmen, um den Markt der industriellen Massenproduktion durch die Robotik zu revolutionieren. Heute gehören das deutsche Unternehmen Kuka oder das Unternehmen ABB aus der Schweiz zu den bekanntesten Herstellern in der Entwicklung dieser Geräte.

Wofür können Roboterarme eingesetzt werden?

Diese Geräte werden hauptsächlich dazu verwendet, die Fähigkeiten des menschlichen Arms bei Produktions- oder Logistikvorgängen zu simulieren oder zu ersetzen. Da der Roboterarm voll automatisiert ist, führt er die gleichen Funktionen aus, die auch ein Bediener ausführen könnte, jedoch mit dem Vorteil, schwerere Lasten mit höherer Geschwindigkeit und ohne Ermüdung zu handhaben.

Sie können entweder einzeln oder als Teil einer Montagelinie betrieben werden und sind vor allem in Branchen zu finden, in denen äußerste Präzision erfordert wird, wie in der Automobilindustrie. Darüber hinaus eignen sie sich auch für Branchen, in denen schwere Lasten bewegt, aufgenommen und platziert (pick and place) werden müssen.

So zum Beispiel bei Porcelanosa, einem führenden Unternehmen in der Keramikindustrie. Mecalux stattete das Logistikzentrum in Vila-Real (Spanien) mit der neuesten Technologie aus, sodass von dort die acht Unternehmen der Gruppe beliefert werden können. An jeder Kommissionierstation wurde ein mechanischer Arm eingerichtet, mit dessen Hilfe die Bediener auch schwerste Lasten bewegen können. Die Aufgabe dieses Geräts besteht darin, schwerste Packstücke zum richtigen Zeitpunkt vom Puffer (Akkumulationsbereich) zur Kommissionierstation zu befördern, ohne dass dabei Palettenhubwagen oder Gabelstapler zum Transport der Ladung eingesetzt werden müssen.

Roboterarme: Vorteile der Automatisierung von Arbeitsabläufen

Die Implementierung eines industriellen Roboterarms in einer Produktionsanlage oder einem Lager bietet folgende Vorteile:

  • Deutliche Leistungssteigerung der Betriebsabläufe: Im Gegensatz zu einem Bediener können Roboterarme die gleiche Aufgabe beliebig lange wiederholen.
  • Optimierung und Steigerung der Effizienz komplexer Prozesse: Bei schweren Lasten oder Arbeitsabläufen, die eine hohe Präzision erfordern, z. B. bei der Montage bestimmter Teile im Automobilbereich, kann nur ein Roboterarm die maximale Leistung erbringen.
  • Gewährleistung maximaler Sicherheit für alle Bediener: Durch die Verwendung dieser Roboter in Produktionslinien und der Logistik wird verhindert, dass die Bediener unergonomische Aufgaben ausführen, die mit hohen Risiken verbunden sind.
  • Senkung der Produktionskosten und des Personalbestands: Trotz der anfänglichen Investition senkt die Automatisierung langfristig die Kosten und den Personalbedarf in der Anlage und bietet einen schnellen Return on Investment (ROI).
  • Gewährleistung der Durchführbarkeit von Vorgängen unter extremen Bedingungen: Nur ein Roboterarm kann die Produktivität bei Kühltemperatur oder in Bereichen mit Schutzatmosphäre gewährleisten.

Andererseits muss berücksichtigt werden, dass die Implementierung von Roboterarmen für das Unternehmen mit einer hohen, anfänglichen Investition verbunden ist. Richtig nützlich erweisen sie sich nur bei sich wiederholenden, sehr spezifischen Aufgaben, bei denen Lasten mit jeweils ähnlichem Volumen gehandhabt werden. Aus diesem Grund werden Roboterarme nicht empfohlen, wenn es sich nicht um repetitive Bewegungen handelt, die für einen Arm typisch sind, wie z. B. kleine Bewegungen oder Drehungen, oder wenn die Waren nicht homogen sind.

Der neue Kommissionierbereich von Porcelanosa verfügt über acht Kommissionierstationen, die jeweils mit einem Roboterarm ausgestattet sind
Der neue Kommissionierbereich von Porcelanosa verfügt über acht Kommissionierstationen, die jeweils mit einem Roboterarm ausgestattet sind

Verschiedene Arten von Roboterarmen in der Industrie

Es gibt verschiedene Arten von Roboterarmen, abhängig von den Bewegungen, die sie ausführen, den Produkten, die sie handhaben, oder den Vorgängen, an denen sie beteiligt sind. Die wichtigsten auf dem Markt erhältlichen Arten sind:

  • Kartesischer Roboter: Dieses Gerät verfügt über drei lineare Achsen und bewegt sich daher nur in Querrichtung. Dieser Typ wird hauptsächlich bei pick and place und in der Montage verwendet.
  • Zylindrischer Roboter: Er wird häufig zur Handhabung von Druckgussmaschinen, zum Punktschweißen oder zur Durchführung hochkomplexer Montagevorgänge eingesetzt. Seine zylindrische Konfiguration ermöglicht zwei lineare und eine Drehbewegung.
  • Polarroboter bzw. Roboter mit Kugelkoordinatensystem: Der Name leitet sich daraus ab, dass die Koordinatenangabe für das Gerät polar mit Kugelkoordinaten erfolgt. Sie sind besonders nützlich beim Gasschweißen, Metallgießen oder Fräsen in Produktionsprozessen.
  • SCARA-Roboter: Diese Abkürzung steht für Selective Compliant Assembly Robot Arm. Der SCARA-Roboter zeichnet sich durch seine Flexibilität aus, da er über bis zu vier Freiheitsgrade verfügt. Dadurch ist er im Vergleich zu anderen Robotertypen, wie z. B. dem kartesischen Roboter, schneller und unkomplizierter.
  • Knickarmroboter: Dieser Roboter verfügt über mindestens drei Drehgelenke, weshalb er sich in den komplexesten Produktionsprozessen bewährt hat. Er wird beispielsweise in der Automobilbranche bei der Spritzlackierung eingesetzt.
  • Parallelroboter: Er wird auch als Delta-Roboter bezeichnet und ist mit einer beweglichen Plattform und Drehgelenken ausgestattet, die ein breites Bewegungsspektrum ermöglichen. Er wird zur Auftragszusammenstellung, insbesondere bei Produkten mit geringem Volumen, verwendet.

Bei der Automatisierung einer Anlage muss der Logistikleiter entscheiden, welche Art von Roboterarm im Lager eingesetzt werden soll. Dies hängt unter anderem vom Layout der Anlage, vom Warenfluss, von der Art der Ladung oder vom Umfang der Kommissionierung ab.

Schrittweise Durchsetzung der künstlichen Intelligenz

Knickarmroboter sind nur ein weiteres Beispiel für die Automatisierung, die sich in Lagern und Produktionszentren immer weiter durchsetzt. Die Verwendung von automatisierten Geräten gewährleistet eindeutig eine maximale Produktivität und Wettbewerbsfähigkeit des Unternehmens.

Aus diesem Grund ergänzen diese Roboter zunehmend die bereits in Lagern 4.0 konsolidierten, automatischen Lagersysteme wie Regalbediengeräte, Förderer oder Pallet Shuttles.

Roboterarme können in eine Montagelinie oder Kommissionierstation integriert werden, um die Prozesse im Lager zu erleichtern.
Roboterarme können in eine Montagelinie oder Kommissionierstation integriert werden, um die Prozesse im Lager zu erleichtern.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass in der Industrie Effizienz und Sicherheit bei sämtlichen Vorgängen der Lieferkette erforderlich sind. Ein Industrieroboterarm garantiert eine schnellere und fehlerfreie Produktion.

Sind auch Sie daran interessiert, automatisierte Lösungen in Ihrem Lager zu implementieren? Dann zögern Sie nicht, uns zu kontaktieren. Einer unserer Experten berät Sie gerne, wie Sie Ihr Lager automatisieren können.