Nähroboter: Wie die Robotik die anspruchsvollsten Anwendungen löst

Kartesische Roboter und Knickarme

Die Automatisierung hat in fast allen Bereichen der Fertigung Einzug gehalten. Nähen ist jedoch traditionell eine schwierige Aufgabe für Industrieroboter und andere Automatisierungswerkzeuge. Neue Fortschritte in der Automatisierungstechnik erweitern die Welt der Automatisierung für Hersteller von Nähmaschinen, selbst für Nähaufgaben, die bisher als zu schwierig zu automatisieren galten.

Einführung in Nähroboter

Unter automatisiertem Nähen versteht man die Anwendung von Robotern auf industrielle und gewerbliche Nähaufgaben, wie das Nähen von Leder, Stoffen und Wolle. Jedes dieser Materialien stellt eine Herausforderung dar, aber die Verlockung höherer Produktionsraten, Effizienz und Zuverlässigkeit hat die Roboterhersteller dazu veranlasst, Lösungen für die schwierigsten Herausforderungen des Sektors zu entwickeln.

Seit mehr als 100 Jahren wird die Automatisierung in der Textilindustrie eingesetzt, wobei sie sich im Allgemeinen auf einfache Aufgaben wie das Schneiden beschränkt hat. In den letzten Jahren sind jedoch neue Produkte auf den Markt gekommen, um diese Einschränkungen zu überwinden.

Warum ist Nähen so schwierig?

Die Geschicklichkeit und Präzision, die für den Umgang mit losen, winzigen Stofffäden erforderlich sind, lassen sich auf mechanischem Wege nur sehr schwer erreichen. Die Fäden können sich verschieben, falsch ausgerichtet werden und sich dehnen. Außerdem sind die Stoffe anfällig für Unregelmäßigkeiten, die beim Nähen eine Feinjustierung erfordern.

Die aktuelle Generation der industriellen Bildverarbeitung und die Fortschritte in der Roboter-End-Effektor-Technologie (die "Hände" des Roboters) haben den Stoffherstellern eine Welt der Möglichkeiten eröffnet. Die maschinelle Bildverarbeitung ermöglicht es Robotern, auf Probleme mit dem Material zu reagieren, indem sie im Wesentlichen "sehen", wenn der Stoff falsch ausgerichtet ist oder Falten wirft, so dass sie Anpassungen vornehmen können. Fortschritte bei der Roboterbewegung und den Endeffektoren ermöglichen eine immer feinere Steuerung. Funktionen wie die Drehmomentsteuerung vermitteln ein "Gefühl" für den richtigen Druck und die richtige Spannung auf dem Material.

Wie das Roboternähen funktioniert

Das Roboternähen ist in der Tat eine Nischenanwendung der Automatisierung, die besondere Anforderungen stellt. So werden beispielsweise viele Nähroboter speziell nach den Vorgaben eines Unternehmens gebaut - es gibt keine Einheitslösung wie in anderen Branchen. Nähroboter benötigen außerdem eine spezielle Mechanik zum Nähen von Materialien wie Nähköpfe, zusätzliche Greifer und mehrere Roboterarme und Endeffektoren.

Arten von Nährobotern

Wie in jedem anderen Industriezweig sind nur bestimmte Robotertypen für Nähanwendungen geeignet. Sie sind oft mit speziellen Optionen ausgestattet, die speziell für die Herausforderungen des industriellen Nähens entwickelt wurden, z. B:

1. Sechsachsige Industrieroboter

2. Kollaborationsroboter

3. Kartesische Roboter

4. Zweiarmige Roboter

Vergleich verschiedener Optionen für das Nähen

Hersteller, die ihre Nähvorgänge automatisieren möchten, haben je nach den spezifischen Anforderungen der Anwendung und des Unternehmens mehrere Möglichkeiten.

Automatisierungslösungen für die Näherei ermöglichen es den Herstellern, ihre Produktionskapazität auf verschiedene Weise zu verbessern. Die Robotertechnik kann den Durchsatz, die Konsistenz und die Wiederholbarkeit erhöhen. Diese Robotersysteme verursachen in der Regel weniger Abfall und Ausfallzeiten und erhöhen die Produktivität. Hier sind einige der wichtigsten Optionen, die in Betracht kommen:

Kartesische Roboter

Kartesische Roboter (siehe Abbildung oben) sind große Geräte, die in hohem Maße skalierbar sind. Diese beliebten Systeme werden bei Nähprozessen aller Größenordnungen eingesetzt. Sie nähen mehrere Produkte gleichzeitig unter Verwendung mehrerer Nähkopfbefestigungen. Darüber hinaus können diese Systeme mit einer hochpräzisen Technik ausgestattet sein, um die Konsistenz zu gewährleisten. Allerdings gibt es auch Nachteile. Kartesische Roboter sind große, komplexe Industriemaschinen und können im Vergleich zu anderen Optionen teuer sein.

Knickarme

Sechsachsige, kollaborierende und zweiarmige Roboter sind eine weitere Art von Automatisierungslösung. Diese Roboter stellen eine Untergruppe von Robotern dar, die als Knickarme bezeichnet werden. Diese Maschinen sind sehr gewandt und eignen sich daher perfekt für heikle Aufgaben wie das Nähen, bei dem die Stoffe oft widerspenstig sind und feinmotorische Fähigkeiten erfordern. Und weil sie sich so gut für eine Vielzahl von Anwendungen eignen, lassen sie sich leicht umprogrammieren und für eine andere Aufgabe einsetzen. Diese Roboter sind so anpassungsfähig, dass es keinen Grund gibt, warum ein Nähroboter nicht für eine Schweißaufgabe eingesetzt werden kann. Tauschen Sie den Endeffektor gegen einen für das Schweißen besser geeigneten aus, und schon ist er bereit für eine Neuprogrammierung. Ein kartesischer Roboter hingegen ist zweckgebunden und würde eine erhebliche Überholung der mechanischen Komponenten erfordern, um ihn in einer neuen Anwendung, wie z. B. dem Plasmaschneiden, einsetzen zu können. Cobots haben auch den Vorteil, dass sie kollaborativ arbeiten können - sie sind so konzipiert, dass sie in der Nähe von Menschen arbeiten können, was das Verletzungsrisiko verringert.

Selbst hochgradig anpassungsfähige Roboterarme haben jedoch ihre Grenzen. Sie lassen sich nicht so gut skalieren wie kartesische und können in der Regel nicht mehrere Kleidungsstücke gleichzeitig nähen. Auch bieten sie nicht die gleiche Geschwindigkeit und Präzision wie kartesische Roboter.

Wie man einen Nähroboter einbindet

An diesem Punkt sind Sie vielleicht begeistert von der Aussicht, einen Teil Ihres Nähprozesses zu automatisieren. Es gibt jedoch noch einige wichtige Schritte, die Sie unternehmen müssen, um eine fundierte Entscheidung zu treffen.

Definieren Sie den Umfang Ihres Projekts

Der wichtigste Teil des Prozesses beginnt, wie nicht anders zu erwarten, am Anfang. Die ordnungsgemäße Festlegung des Projektumfangs ist für eine erfolgreiche Umsetzung von großer Bedeutung. Sie sollten Faktoren wie folgende berücksichtigen:

1. Details und Merkmale Ihres Produkts

2. Klären Sie die genauen Schritte im Produktionsprozess

3. Definieren Sie Metriken und wichtige Leistungsindikatoren (KPIs) für den aktuellen Prozess (Produktionsrate, Effizienz, Betriebszeit usw.) und das gewünschte Ergebnis nach der Automatisierung

4. Ermitteln Sie die tatsächlichen Kosten, die mit dem Prozess verbunden sind (Rohstoffe, Arbeit usw.)

5. Definieren Sie Ihr verfügbares Budget