Ob in der Raumfahrt, der Medizintechnik oder in der Automobilindustrie: In fast allen Lebensbereichen kommen die Produkte von Schott zum Einsatz. Der Technologiekonzern mit dem Fokus auf Glas und Glaskeramik entwickelt seit 130 Jahren Innovationen – genauso lange existiert auch schon die Spezialglasindustrie als eigener Zweig im Unternehmen. Mittels neuartiger Fertigungsverfahren wurden damals erstmals Gläser mit genau definierten Eigenschaften konzipiert. Das Einsatzspektrum des Materials erweiterte Schott mit den Jahren beträchtlich.
Im Einklang mit seinem Gründungsgedanken agiert auch das heutige Unternehmen Schott stets an der Grenze des Machbaren und dehnt diese durch technologischen Fortschritt kontinuierlich aus. Eine tragende Rolle spielt dabei das eigene Forschungszentrum in Mainz. Im dortigen Glaslabor testen die Mitarbeiter Glasproben auf ihre physikalischen Eigenschaften. Durch ihre Messungen erzeugen sie einerseits Daten, die in die zahlreichen Forschungsprojekte des Unternehmens einfließen. Andererseits prüfen sie regelmäßig Proben aus der Produktion.
„Das verarbeitete Material muss ganz bestimmte Spezifikationen einhalten, damit am Ende ein einwandfreies Produkt entsteht“, erklärt Dr. Axel Engel, Senior Manager Physical Analytics bei Schott. „Dies gewährleistet eine hohe Produktqualität und trägt dazu bei, Ausschuss zu reduzieren.“ Geht es zum Beispiel um Ceranglas für Kochplatten oder Glas für Kamintüren, so darf sich dieses bei Hitze unter keinen Umständen verformen. „Die Qualitätsprüfung ist daher sehr wichtig für den gesamten Herstellungsprozess.“ Heute automatisiert Schott einen Teil dieses Schrittes mithilfe einer kollaborativen Applikation mit einem Greifer von Onrobot.
Den Anstoß dazu gab eine starke Zunahme der Proben, die zu Forschungszwecken getestet werden müssen. „In den letzten drei Jahren hat sich das Probenaufkommen hier im Labor um etwa 30 Prozent erhöht“, berichtet Dr. Engel. Dies stellte den Manager und sein Team gleich vor mehrere Herausforderungen: Um so viele Proben in der verfügbaren Zeit zu testen, benötigte Schott mehr Kapazitäten. Zusätzliche Messgeräte und Personal hätten in den begrenzten Laborräumen jedoch nur bedingt Platz. Hinzu kam, dass es die Mitarbeiter viel Zeit kostete, das Messgerät zu bestücken: Eine Messung dauert zwischen drei und 15 Minuten, nach denen die Mitarbeiter andere Tätigkeiten unterbrechen müssen, um eine neue Probe einzulegen. Hier kam zum ersten Mal die Idee auf, den Messprozess zu automatisieren.
Feinfühliger Greifer benötigt
„Wir haben sehr viel Zeit und Mühe in die Auswahl einer geeigneten Automatisierungslösung gesteckt“, erinnert sich Dr. Engel. „Die Lösung musste platzsparend sein und direkt neben den Laboranten arbeiten können. Ein herkömmlicher Industrieroboter kam nicht infrage: Dieser hätte zusätzlich eine Schutzumhausung gebraucht, und dafür ist kein Platz.“ Dazu gesellte sich eine weitere Schwierigkeit: Das Messgerät, ein sogenanntes Transmissionsspektrometer, das die optischen Eigenschaften des Glases erfasst, ist äußerst empfindlich. Die Proben so einzulegen, dass das teure Gerät nicht beschädigt wird, erfordert größtes Fingerspitzengefühl. „Nachdem wir uns die Lösungen verschiedener Hersteller angeschaut hatten, sind wir schließlich bei Onrobot fündig geworden“, berichtet Dr. Engel.
Schott entschied sich für eine Applikation, bei der ein RG2-FT Greifer von Onrobot auf einen kollaborierenden Roboterarm montiert ist. Das Besondere an dem elektrischen Zwei-Finger-Greifer: In seinen Fingerspitzen befinden sich sowohl Kraft-/Drehmomentsensoren als auch optische Sensoren. Diese befähigen ihn zum „Mitdenken“: Die Sensoren spielen ihre Prozessdaten zurück an den Roboterarm, der seinen Kurs entsprechend anpasst. Den Kraftaufwand des Arms kann der Greifer dadurch exakt dosieren. Damit verfügt die Applikation als Ganzes über das nötige Feingefühl, um das Spektrometer millimetergenau zu bestücken.
Applikation entlastet Mitarbeiter
„Mithilfe seiner Sensorik ist der Greifer in der Lage, die Position von Objekten zu identifizieren und sie mittig zu greifen, ohne die genauen Parameter vorab zu kennen“, erklärt Florian Grabowski, Projektingenieur bei Schott. „So kann er auch den Messvorgang effizient unterstützen.“ Zu diesem Zweck sind die Glasproben neben der Applikation in einer Haltevorrichtung aufgereiht, dem sogenannten Tray. Der RG2-FT ist mit der Software des Messgeräts gekoppelt. Dadurch weiß er, welche Probe als nächstes gemessen werden soll. Er nimmt die entsprechende Probe auf und setzt sie in das Spektrometer ein, wo sie ein Druckluftzylinder einspannt. Dann beginnt die Messung. Im Anschluss entnimmt der Roboter die Probe automatisch und setzt sie zurück in das Tray.
Physiklaborantin Nicole Mück hat das Spektrometer bislang manuell bedient. Nun profitiert sie unmittelbar von der neuen Applikation. „Ich habe mehr Zeit für Dokumentationsaufgaben, zum Bespiel aufwendige Prüfberichte“, erzählt Mück. Der Cobot ist in der Lage, das Messgerät laufend zu bestücken und kann ohne Pause auch über Nacht und am Wochenende arbeiten. Dadurch hat er bereits einen großen Teil des Probenaufkommens bewältigt, wenn Frau Mück und ihre Kollegen den Arbeitstag beginnen.
