Intelligentere und sicherere Automatisierung mit Lexium-Cobots von Schneider Electric

Kollaborative Roboter (Cobots) spielen eine immer wichtigere Rolle in Fertigungsanlagen der Industrie 4.0, bei denen Effizienz, hoher Output und strenge Qualitätsstandards im Vordergrund stehen. Sie tragen dazu bei, dem Fachkräftemangel und den Produktionsschwankungen entgegenzuwirken, und ermöglichen sicherere und anpassungsfähigere Arbeitsabläufe. Hersteller beschleunigen die Einführung von Cobots, indem sie künstliche Intelligenz (KI), maschinelles Lernen (ML) und digitale Entwicklungstools nutzen, um die Bereitstellung zu optimieren und die Leistung zu steigern. Eine breitere Produktverfügbarkeit und geringere Implementierungskosten senken weiterhin die Eintrittsbarrieren.

In diesem Artikel wird untersucht, wie die Lexium-Cobots von Schneider Electric eine skalierbare, menschenzentrierte Automatisierung in verschiedenen Branchen wie Verpackung, Automobilindustrie, Biowissenschaften, Logistik und Elektronik ermöglichen. Er unterstreicht die gesamte Palette der sechsachsigen kollaborativen Lexium-Roboter von Schneider mit Tragfähigkeiten von 3 bis 18 kg. Er umfasst Steuerungsoptionen, die sowohl für den eigenständigen Einsatz als auch für die Integration in vernetzte Maschinenarchitekturen konzipiert sind.

Der Artikel beschreibt auch, wie Anlagenbetreiber Lexium-Cobots dank der leichten Konstruktion, der eingebauten Sicherheitsfunktionen und der intuitiven Programmierung über Drag&Drop-Schnittstellen oder durch physische Führung des Roboterarms schnell einsetzen können. Die Integration mit Schneiders EcoStruxure™ Machine Expert Software und EcoStruxure™ Machine Expert Twin optimiert die Konfiguration, reduziert die Inbetriebnahmezeit und unterstützt vernetzte, IoT-fähige Produktionsumgebungen.

Schließlich gibt der Artikel einen Überblick über die wichtigsten Nachhaltigkeits- und Leistungsvorteile, die einen geringeren Energieverbrauch, weniger Materialabfall und eine schnellere Kapitalrendite (ROI) umfassen. DigiKey liefert diese von Schneider Electric entwickelten Lösungen und bietet einen praktischen Weg zu einer intelligenteren, sichereren und flexibleren Automatisierung.

Kollaborative Performance für anspruchsvolle Arbeitsabläufe

Lexium-Cobots unterstützen eine breite Palette von Industrie-4.0-Anwendungen, die Präzision, Flexibilität und integrierte Sicherheitsfunktionen erfordern. Gängige Anwendungsfälle sind die Verpackungs-, Logistik- und Automobilproduktion sowie die Elektronikmontage, die Halbleiterfertigung und die Biowissenschaften.

Lexium-Cobots nutzen Drehmomentsensoren und gemäß ISO/TS 15066 konforme Sicherheitsfunktionen, um sicher neben menschlichen Mitarbeitern und anderen Robotern zu arbeiten, wodurch die Notwendigkeit einer physischen Schutzinfrastruktur entfällt. Hohe Bahngenauigkeit und konsequente Bewegungssteuerung ermöglichen eine präzise Handhabung und Feinmontage. Kompakte Abmessungen und mechanische Flexibilität erleichtern den schnellen Einsatz an verschiedenen Arbeitsplätzen, reduzieren Ausfallzeiten und unterstützen die Just-in-Time(JIT)-Produktion sowie die Produktion von Mischmodellen.

Präzision und Nutzlast

Die Lexium-Cobot-Produktpalette umfasst sechsachsige Modelle mit Nutzlasten von 3, 5, 7, 12 und 18 Kilogramm. Jedes Modell unterstützt Arbeitsabläufe mit hohem Durchsatz und feiner Bewegungsgenauigkeit mit einer Wiederholbarkeit von ±0,0 bis ±0,03 mm, je nach Nutzlastklasse.

Der Lexium-Cobot 3KG (LXMRL03S0000) (Abbildung 1) ist für Präzisionsaufgaben wie die Montage von Kleinteilen, die Handhabung von Proben und die Inspektion konzipiert. Mit einer Reichweite von 626 mm und einem 12 kg leichten Rahmen lässt es sich problemlos in Tischstationen, mobile Wagen oder Kompaktzellen integrieren.

Abbildung 1: Der Lexium-Cobot 3KG von Schneider Electric zeichnet sich durch eine leichte Konstruktion, eine sechsachsige Bewegung und eine integrierte Drehmomentsensorik aus, die einen sicheren und präzisen Betrieb in räumlich begrenzten und kollaborativen Umgebungen ermöglicht. (Bildquelle: Schneider Electric)

Der Lexium-Cobot 5KG (LXMRL05S0000) bietet ein ausgewogenes Verhältnis zwischen Bewegungsempfindlichkeit und Nutzlastkapazität und eignet sich daher für die Elektronikmontage, leichte mechanische Befestigungen und mittelschwere Bestückungsaufgaben. Die Reichweite von 954 mm und das Grundgewicht von 23 kg sorgen für eine reaktionsschnelle, stabile Leistung bei Anwendungen, die eine gleichmäßige Bewegungssteuerung erfordern, wie z. B. bei der Leiterplattenmontage, der Installation von Steckern und bei Tests.

Reichweite und Nutzlast für anspruchsvolle Anwendungen

Der Lexium-Cobot 7KG (LXMRL07S0000) bietet eine Reichweite von 819 mm und eine schnelle, reaktionsschnelle Bewegungssteuerung für dynamische Bestückungsoperationen. Er wird häufig in Verpackungs- und Logistiklinien für die Etikettierung, Palettierung, den Materialtransfer und die Kartonherstellung eingesetzt.

Der Lexium-Cobot 12KG (LXMRL12S0000) und der Lexium-Cobot 18KG (LXMRL18S0000) sind für die Handhabung und Montage großer Teile in der Automobilindustrie konzipiert. Mit einer Reichweite von 1327 mm bzw. 1073 mm eignen sich diese Systeme für schwere Arbeitsabläufe, ohne dass die Präzision darunter leidet.

In der folgenden Tabelle sind die wichtigsten Spezifikationen für jedes Modell der Lexium-Cobots zusammengefasst.

Tabelle 1: Technische Spezifikationen und repräsentative Anwendungsfälle für Lexium-Cobots von Schneider Electric.

Modulare Hardware- und Controller-Optionen

Lexium-Cobots unterstützen eine modulare Controller-Architektur, die auf spezifische Nutzlastklassen und Einsatzanforderungen abgestimmt ist. Der Compact-Controller (LXMRL00C2000) (Abbildung 2) zum Beispiel ermöglicht eine einfache Einrichtung und Konfiguration in Anwendungen mit geringem Platzangebot oder geringerer Traglast.

Abbildung 2: Der Lexium-Compact-Controller (LXMRL00C2000) von Schneider Electric verfügt über ein kompaktes Gehäuse mit integrierten I/O- und Netzwerkschnittstellen und eignet sich ideal für die vereinfachte Steuerung von einarmigen Cobot-Systemen oder Tischgeräten. (Bildquelle: Schneider Electric)

Modelle mit geringerer Kapazität - wie die Cobots für 3 kg und 5/7 kg - können auch mit speziellen Steuerungen (LXMRL03C1000 bzw. LXMRL07C1000) gekoppelt werden, um die Bewegungssteuerung und Sicherheitsfunktionen für jede Lastklasse zu optimieren.

Alle Lexium-Cobot-Steuerungen unterstützen flexible I/O-Konfigurationen und Feldbuskompatibilität für die Integration in Industrie-4.0-Systeme von Drittanbietern. Die Plattform ermöglicht außerdem die Integration von Endeffektoren über Standardschnittstellen und eine modulare Architektur, die die Neukonfiguration vereinfacht und die Anwendbarkeit auf verschiedene Arbeitsabläufe und Branchen erweitert.

Vorteile des Einsatzes: Einfachheit, Programmierung und Sicherheit

Die aus leichten Aluminiumlegierungen hergestellten Lexium-Cobots sind bis zu 10% leichter und 20% kleiner als vergleichbare Systeme. Ihr kompakter Formfaktor erleichtert die effiziente Integration in neue Linien oder nachgerüstete Arbeitszellen, mit flexibler Montage auf Böden, Wänden, Decken oder mobilen Plattformen. Installation und Aktivierung dauern weniger als 30 Minuten, was die Einrichtungszeit im Vergleich zu herkömmlichen Robotern um bis zu 50% reduziert.

Konfiguration und Programmierung sind sowohl für Ingenieure als auch für Techniker zugänglich. Der Benutzer kann die Bewegung programmieren, indem er den Roboterarm führt oder die Tasten FREE und POINT am Arm drückt, die die Positionen direkt festlegen und externe Geräte überflüssig machen. Alternativ können die Bewegungsabläufe auch über die intuitive Drag&Drop-Schnittstelle des HMI-Panels oder der Software von Schneider Electric programmiert werden. Weitere Optionen sind die Software EcoStruxure Cobot Expert für Android-basierte Grafiktabletts.

Die Lexium-Cobot-Controller 3KG (LXMRL03C1000) und 5/7KG (LXMRL07C1000) (Abbildung 3) unterstützen sowohl die physische Führung als auch die grafische Programmierung, was die Einrichtungszeit minimiert und den Produktionsstart beschleunigt.

Abbildung 3: Der Lexium-Cobot-Controller 5/7KG (LXMRL07C1000) wurde für den leistungsoptimierten Betrieb mit Modellen mit geringerer Nutzlast entwickelt und integriert moderne Motorsteuerung, Sicherheitsfunktionen und Vernetzung in einem robusten, eigenständigen Gehäuse. (Bildquelle: Schneider Electric)

Integration auf Systemebene und Dienstleistungen

Lexium-Cobots lassen sich in die Software EcoStruxure Machine Expert und Machine Expert Twin integrieren und ermöglichen so eine virtuelle Konfiguration und Simulation vor dem Einsatz. Ingenieure können die Positionierung des Roboters, die Interaktion mit dem Endeffektor und die Arbeitsraumbeschränkungen validieren, um potenzielle Kollisionen oder Ineffizienzen zu erkennen. Diese Tools tragen dazu bei, die Inbetriebnahme zu verkürzen, die Fehlersuche vor Ort zu reduzieren und die Lebenszyklusperformance durch virtuelle Tests und Verbesserungen zu optimieren.

Über den eigenständigen Betrieb hinaus arbeiten die Lexium-Cobots nahtlos mit dem breiteren EcoStruxure-Ökosystem von Schneider Electric zusammen. Sie lassen sich über Ethernet/IP- und Sercos-Protokolle mit Modicon M262-Motorsteuerungen und Lexium-32-Servoantrieben und Motoren integrieren. Die Plattform unterstützt auch moderne Dienste wie EcoStruxure Machine Advisor für die vorausschauende Wartung, EcoStruxure Plant Advisor für die IIoT-Überwachung und EcoStruxure Augmented Operator Advisor für die berührungslose Fehlersuche.

Integrierte Sicherheits- und Arbeitsraumverwaltung

Lexium-Cobots unterstützen SCADA-Integration und Fernüberwachung für Sicherheits- und Leistungsanalysen. Um eine sichere und effiziente Mensch-Roboter-Kollaboration zu gewährleisten, entsprechen alle Modelle den Normen ISO 10218 und ISO/TS 15066 und verfügen über integrierte Drehmomentsensoren zur Krafterkennung und LED-Anzeigen für den Systemstatus. Die Anlagen umfassen Not-Aus-Tasten, vordefinierte Bewegungspfade und eine obligatorische Bedienerschulung. Der Steuerknüppel ermöglicht die direkte Steuerung des Systems, einschließlich Not-Aus, Ver-/Entriegelungsbefehle und visuelle Statusrückmeldung.

Lexium-Cobots definieren fünf konfigurierbare Arbeitsbereiche, die einen sicheren und effizienten Betrieb unterstützen:

• Kollaborative Zonen ermöglichen gemeinsame Mensch-Roboter-Aufgaben.
• Zonen nur für Roboter isolieren den autonomen Betrieb.
• Geschützte Zonen schränken den Zugang während des Betriebs ein.
• Werkzeugausrichtungszonen begrenzen die Bewegung des Endeffektors, um Störungen zu vermeiden.
• Kollisionsüberbrückungszonen ermöglichen einen kontrollierten Kontakt für spezielle Montageschritte.

Optimierung von Performance und Nachhaltigkeit

Lexium-Cobots verfügen über ein vollelektrisches Design, das Druckluft oder Hydraulik überflüssig macht, den Energieverbrauch senkt und die Gesamtbetriebskosten (TCO) verringert. Ihre Sechs-Achsen-Präzision und Wiederholgenauigkeit von ±0,02 bis ±0,03 mm unterstützen eine gleichbleibende Qualität bei Arbeitsabläufen mit hohem Durchsatz, wie z. B. Aufnahme und Positionierung, Bestückung und Feinmontage.

Diese Fähigkeiten tragen dazu bei, die Ausbeute beim ersten Durchgang zu verbessern, den Ausschuss zu reduzieren und die Nacharbeit zu begrenzen - wichtige Vorteile in der Elektronik-, Biowissenschafts- und Halbleiterfertigung, wo enge Toleranzen und Rückverfolgbarkeit unerlässlich sind. Die präzise Bewegungs- und Kraftsteuerung minimiert den Materialabfall und die Beschädigung von Komponenten, während die reibungslose, wiederholbare Handhabung die Lebensdauer der Teile verlängert und das Risiko von Stürzen, Kollisionen oder Ausrichtungsfehlern verringert.

Lexium-Cobots unterstützen die Optimierung der Arbeitskräfte durch die Automatisierung sich wiederholender oder ergonomisch anspruchsvoller Aufgaben. Dadurch können sich die Bediener auf höherwertige Tätigkeiten wie Qualitätssicherung, Systemüberwachung und kontinuierliche Verbesserung konzentrieren, was das Verletzungsrisiko verringert und gleichzeitig die Arbeitszufriedenheit und die Gesamtproduktivität erhöht.

Der modulare Einsatz und die flexiblen Steuerungsoptionen vereinfachen die Inbetriebnahme und die Umstellung. Der Compact-Controller eignet sich für Installationen mit nur einem Roboter und in Umgebungen mit beengten Platzverhältnissen, während die 3KG- und 5/7KG-Controller leistungsoptimierte Konfigurationen ermöglichen, die auf bestimmte Nutzlasten abgestimmt sind. In Kombination mit intuitiven Programmier- und Simulationswerkzeugen reduzieren diese Funktionen die Integrationszeit, beschleunigen die Amortisationszeit und verbessern die Kapitalrendite (ROI).

Fazit

Lexium-Cobots kombinieren vollelektrische Antriebe, modulare Steuerungen und skalierbare Nutzlasten, um Hochleistungsautomatisierung in verschiedenen Branchen zu unterstützen. Mit sechs Achsen, integrierten Sicherheitsfunktionen und einer Wiederholgenauigkeit von ±0,02 mm bis ±0,03 mm unterstützt die Baureihe Aufgaben von der Feinmontage bis zur schweren Handhabung im Bereich von 3 bis 18 kg Nutzlast. Flexible Steuerungen, schnelle Programmierung und Tools für digitale Zwillinge optimieren den Einsatz in den Bereichen Verpackung, Elektronik, Automobil und Biowissenschaften. Lexium-Cobots helfen Herstellern bei der Skalierung der Automatisierung mit minimalen Änderungen der Infrastruktur und unterstützen High-Mix-, Mid-Volume- und digital integrierte Produktionsumgebungen.