Leicht und wendig

Der weltweit tätige Hörgerätehersteller Oticon produziert an seinem Standort in Thisted in Dänemark einen Teil seiner Hörgeräte und erprobt diese bis zur Produktionsreife. „Wir sind zum einen eine Art Versuchslabor für neue Entwicklungen und zum anderen stellen wir hier unsere ‚In The Ear‘-Produkte her. Dabei handelt es sich um Hörgeräte, die verborgen im Ohr getragen werden“, erklärt Arne Oddershede, Gruppenleiter der Wartungseinheit bei Oticon. Das Unternehmen nutzt Robotertechnologie bereits seit zehn Jahren.

Im Zuge seiner Neuentwicklungen stand der Hörgeräthersteller jedoch vor einer neuen Herausforderung. Da die Hörhilfen zugunsten des Tragekomforts immer kleiner werden, muss das Unternehmen winzige Bauteile herstellen und montieren. Die großen, zwei- oder dreiachsigen Roboter, die der Hörgerätehersteller bislang in seiner Produktion einsetzte, kamen dafür nicht in Frage. Auch in Handarbeit war diese Anforderung kaum zu bewältigen. „Die Teile für die modernen Hörgeräte werden immer kleiner, oft sind sie nur noch einen Millimeter groß. Wir haben nach einer Lösung gesucht, die diese Teilchen aus einer Gussform aufsaugen kann. Manuell war das schlicht unmöglich. In diesem Fall benötigten wir eine leicht zugängliche und flexibler Lösung, die trotz niedriger Produktionszahlen auch wirtschaftlich sinnvoll ist“, erklärt Arne Oddershede.

Flexibler Roboterarm mit sechs drehbaren Achsen

Der Systemintegrator Armiga, der ebenfalls in Thisted ansässig ist, hatte für all diese Anforderungen die geeignete Lösung parat. Den sechsachsigen Knickarmroboter UR5 des dänischen Herstellers Universal Robots, der 18 kg schwer ist und über eine Hebekapazität von 5 kg verfügt. „Uns war schnell klar, dass zwei- oder dreiachsige Roboter für die Aufgabe ungeeignet waren. Bewegungen nur vor und zurück und auf und ab reichten bei Weitem nicht aus. Wenn ein kleines Teil etwa in der Gussform festsitzt, muss es zum Beispiel gekippt werden können“, erkläutert Lars Gasberg, Vertriebsleiter von Armiga. Besonders die intuitive Benutzerführung und die Präzision, mit der der Roboter arbeitet, überzeugten den Hörgerätehersteller. Ausschlaggebend war auch, dass das Unternehmen den Roboterarm zur Produktion kleiner Stückserien nutzen und so seine Hörgeräte zu wettbewerbsfähigen Preisen anbieten kann.

Saugwerkzeug für bis zu vier Bauteile

Für seine neue Arbeitsaufgabe wurde der Roboter in der Gießerei von Oticon an einem Tag installiert. Dort handhabt er kleine, kaum einen Millimeter große Bauteile, wie Wachsfilter. Diese werden im Inneren des Hörgerätes angebracht, um die Elektronik vor dem Ohrenschmalz des Trägers zu schützen. Fest auf der Spritzgießmaschine montiert, positioniert sich der Roboter über der Gussform und saugt die Kunststoff-Elemente über ein speziell angefertigtes Vakuum-System auf. Dabei kann er mithilfe eines Saugwerkzeugs bis zu vier Kleinstbauteile gleichzeitig aufnehmen. Der Roboter ist so programmiert, dass der Saugmechanismus nur dann reagiert, wenn die Gussform geöffnet ist. Nach Aufnahme der Teile zieht sich der Roboter zurück und die Spritzgießmaschine bereitet einen neuen Abguss vor. Alle Bauteile aus derselben Form werden anschließend in separaten Röhrchen gesammelt, sodass für deren Rückverfolgbarkeit gesorgt ist. Das Vakuum-System kann die Bauteile außerdem nicht beschädigen.

Der Hörgerätehersteller setzt den Roboter darüber hinaus für eine weitere Aufgabe – ebenfalls in der Gießerei – ein. Für das Handling von komplexeren Gussbauteilen wird das Saugwerkzeug durch ein pneumatisches Greifwerkzeug getauscht. So kann der Roboter, der mit seinen sechs Achsen sehr wendig ist, die Teile drehen oder kippen, um sie schnell aus der Form zu heben. Je nach Seriengröße und Bauteil arbeitet der Roboter in Zyklen von 4 bis 9 s.

Roboter zum Anfassen

„Wichtig war, dass der Roboterarm leicht zugänglich und logisch aufgebaut war. Da wir im Zuge unserer Neuentwicklungen unterschiedliche Stückzahlen und Bauteile produzieren, muss dieser leicht umprogrammiert werden können. Bei einem traditionellen Roboter erfolgt das über einen Computer und verlangt geschultes Personal, in der Regel Programmierer. Den UR5 kann jeder technische Mitarbeiter buchstäblich anfassen und ihm den Bewegungsablauf anhand von Wegpunkten zeigen“, stellt Arne Oddershede fest. Um ohne zusätzliche Schutzeinhausung direkt neben Menschen arbeiten zu dürfen, verfügt der Roboter über einen eingebauten Absicherungsmodus. In jedem Gelenk sitzt ein Sensor, der bemerkt, wann der Roboterarm für die Bewegung mehr Kraft aufwenden muss als zuvor berechnet, beispielsweise wenn ein Arm oder ein Fuß im Weg ist. Wird ein Gegendruck von 150 N oder mehr ausgeübt, stoppt der Roboter sofort den Betrieb. Das Dänischen Technologieinstitut hat diesen Sicherheitsmodus nach der europäischen ISO-Norm 10218 zertifiziert.

Kosteneffektive Investition

Der Preis von umgerechnet rund 22.000 Euro war ein weiteres positives Argument für die Anschaffung des Roboters. Nach wenigen Monaten amortisierte sich die Investition. Die Betriebskosten sind darüber hinaus überschaubar, da der Roboter energieeffizient arbeitet. Inzwischen setzt das Unternehmen einen zweiten Roboter für denselben Anwendungsbereich an seinem Produktionsstandort in Polen ein.

(mf)