Integration von Robotern in bestehende Fertigungslinien – von der Planung bis zur Inbetriebnahme

Einleitung

Die Integration von Robotern in bestehende Fertigungslinien stellt Unternehmen vor andere Herausforderungen als der Aufbau neuer, isolierter Automatisierungslösungen. Platzverhältnisse, vorhandene Maschinen, bestehende Taktzeiten und etablierte Prozesse lassen sich nicht beliebig verändern.

Gerade hier zeigt sich, wie wichtig eine strukturierte Planung, realistische Simulation und der Einsatz von Offline-Programmierung sind. Sie bilden die Verbindung zwischen theoretischer Planung und der späteren realen Inbetriebnahme. Dieser Beitrag beschreibt den durchgängigen Prozess – von der Analyse über die virtuelle Absicherung bis zur produktiven Integration.

Ausgangssituation in bestehenden Fertigungslinien

Platzverhältnisse und bestehende Maschinen

In bestehenden Linien ist der verfügbare Bauraum meist begrenzt. Maschinen, Fördertechnik und Sicherheitsbereiche sind bereits festgelegt. Eine Roboterintegration muss sich diesen Gegebenheiten anpassen und darf bestehende Abläufe nicht behindern.

Taktzeiten, Materialfluss und Engpässe

Roboter werden häufig eingesetzt, um Engpässe zu reduzieren oder Prozesse zu stabilisieren. Dafür ist eine genaue Analyse der aktuellen Taktzeiten und Materialflüsse erforderlich. Ohne diese Grundlage besteht das Risiko, dass der Roboter selbst zum limitierenden Faktor wird.

Sicherheitsanforderungen und Normen

Bestehende Sicherheitskonzepte müssen erweitert oder angepasst werden. Je nach Anwendung kommen klassische Schutzkonzepte oder kollaborative Szenarien in Betracht. Diese Entscheidungen wirken sich direkt auf Layout, Roboterwahl und Programmierung aus.

Planung der Roboterintegration

Aufgabenanalyse und Automatisierungsgrad

Am Anfang steht die klare Definition der Aufgabe: Welche Prozessschritte soll der Roboter übernehmen, welche bleiben manuell? Dabei geht es nicht um maximale Automatisierung, sondern um eine wirtschaftlich sinnvolle Lösung.

Auswahl des passenden Robotertyps

Die Aufgabenstellung bestimmt die Auswahl:

• Traglast und Reichweite
• Wiederholgenauigkeit
• Geschwindigkeit und Dynamik
• Industrieroboter oder kollaborativer Roboter

Die Auswahl sollte immer im Kontext der bestehenden Linie erfolgen, nicht isoliert betrachtet.

Layout-Planung der Roboterzelle

Die Layout-Planung berücksichtigt:

• Aufstellort des Roboters
• Erreichbarkeit aller Arbeitspositionen
• Zugänglichkeit für Bediener und Wartung
• mögliche spätere Erweiterungen

Eine frühe virtuelle Abbildung des Layouts reduziert spätere Anpassungen erheblich.

Simulation und Offline-Programmierung als Schlüssel

Warum Simulation vor der Inbetriebnahme entscheidend ist

Simulation ermöglicht es, Bewegungsabläufe, Reichweiten und potenzielle Kollisionen zu prüfen, bevor reale Hardware eingesetzt wird. Gerade in bestehenden Linien lassen sich so Konflikte frühzeitig erkennen.

Offline-Programmierung zur Absicherung von Taktzeiten

Mit Offline-Programmierung können Roboterprogramme unabhängig von der realen Anlage erstellt und optimiert werden. Bewegungsabläufe lassen sich anpassen, ohne Produktionsunterbrechungen zu verursachen. Taktzeiten können realistisch bewertet und verglichen werden.

Kollisionsprüfung in realistischen Zelllayouts

Durch die Kombination aus CAD-Daten, Maschinenmodellen und Roboterkinematik entsteht ein virtuelles Abbild der Fertigung. Kollisionsprüfungen erfolgen nicht abstrakt, sondern im realen Kontext der Linie. Das erhöht die Planungssicherheit erheblich. Besonders bei komplexen Fertigungslinien ist eine realitätsnahe Kollisionsprüfung entscheidend.

Integration in den realen Produktionsprozess

Schnittstellen zu bestehenden Maschinen und Steuerungen

Eine erfolgreiche Integration erfordert klare Schnittstellen:

• Start- und Stoppsignale
• Statusrückmeldungen
• Fehler- und Sicherheitsmeldungen

Diese Kommunikation muss frühzeitig definiert und getestet werden.

Materialfluss und Übergabepunkte

Übergabepunkte zwischen Roboter, Fördertechnik und Maschinen sind kritisch. Positionen, Toleranzen und Greiferbewegungen müssen exakt abgestimmt sein, um Prozessstabilität zu gewährleisten.

Abstimmung mit Bedienern und Instandhaltung

Neben der Technik spielt der Mensch eine zentrale Rolle. Bediener und Instandhalter sollten frühzeitig eingebunden werden, um Akzeptanz, Bedienbarkeit und Wartungsfreundlichkeit sicherzustellen.

Inbetriebnahme und Optimierung

Virtuelle vs. reale Inbetriebnahme

Durch Simulation und Offline-Programmierung ist ein Großteil der Inbetriebnahme bereits virtuell erfolgt. In der realen Anlage konzentriert sich die Arbeit auf Feinjustierung und Anpassung an reale Toleranzen.

Feinjustierung von Bewegungen und Taktzeiten

Nach dem Produktionsstart zeigen sich häufig Optimierungspotenziale:

• Anpassung von Geschwindigkeiten
• Optimierung von Ein- und Ausfahrbewegungen
• Reduktion von Nebenzeiten

Diese Optimierungen lassen sich wiederum virtuell vorbereiten.

Typische Anpassungen nach Produktionsstart

Produktvarianten, neue Werkstücke oder geänderte Abläufe sind keine Ausnahme. Eine strukturierte Offline-Programmierung erleichtert es, Programme anzupassen, ohne den laufenden Betrieb unnötig zu stören.

Praxisbeispiele aus der Fertigung

Nachrüstung einer bestehenden Linie

Ein Roboter übernimmt das Handling zwischen zwei Maschinen, ohne den bestehenden Ablauf grundlegend zu verändern. Durch Simulation konnten Platzbedarf und Taktzeit vorab abgesichert werden.

Erweiterung einer automatisierten Fertigungszelle

Eine bestehende Zelle wird um zusätzliche Prozessschritte erweitert. Die virtuelle Planung ermöglichte es, verschiedene Varianten zu vergleichen, bevor die Hardware umgesetzt wurde.

Kombination aus Robotern und manuellen Stationen

In hybriden Linien arbeiten Roboter und Menschen gemeinsam. Eine klare Aufgabentrennung und saubere Übergabepunkte sind hier entscheidend für Effizienz und Sicherheit.

Fazit

Die Integration von Robotern in bestehende Fertigungslinien ist ein komplexer, aber beherrschbarer Prozess. Entscheidend ist das Zusammenspiel aus strukturierter Planung, realistischer Simulation und konsequenter Offline-Programmierung.

Unternehmen, die diesen Ansatz verfolgen, reduzieren Risiken, verkürzen Inbetriebnahmezeiten und schaffen die Grundlage für eine flexible und zukunftssichere Automatisierung – unabhängig von Unternehmensgröße oder Branche.

 

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CLSO – 22.01.2026