Bild: Kuka

Bild: Kuka

Die Automobilbranche befindet sich in einer tiefgreifenden Transformation“, sagt Michael Oji, Werksleiter des Standorts Lüneburg von Yanfeng Automotive Interiors (YFAI). „Als Teil der zukunftsfähigen Ausrichtung unserer Standorte möchten wir unsere Produktionsprozesse Schritt für Schritt in Richtung Industrie 4.0 umstellen.“ Im ersten Schritt entschied sich das Unternehmen für die Integration eines Cobots in die Produktionslinie, und zwar für einen MRK-fähigen LBR iiwa von Kuka, der gemeinsam mit dem Systemintegrator Schulz Systemtechnik in Betrieb genommen wurde. Bei Cobots fallen aufwendige bauliche Maßnahmen weg.

Für die Sicherheit der Mitarbeiter sorgen Gelenkmomentsensoren, die in jeder der sieben Achsen des LBR iiwa integriert sind. Fühlt auch nur einer dieser Sensoren eine Erschütterung, so stoppt der Roboter unverzüglich seine Bewegung. Zudem verfügt der Roboter ausschließlich über glatte Formen und verringert so Gefahrenpotenziale für den Menschen. Durch die Sicherheitsvorrichtungen entfällt die starre Trennung zwischen der Vollautomatisierung und der manuellen Arbeit. Die daraus resultierende direkte Zusammenarbeit zwischen Mensch und Roboter bietet zahlreiche Vorteile: Der Mensch ist flexibel und kann sich auf neue Situationen sehr schnell einstellen. Der Roboter arbeitet gleichbleibend präzise.

Meileinstein in der Optimierung

Cobot-Zelle, Bild: Kuka
Die Cobot-Zelle vereint die Flexibilität des Menschen mit der Präzision des Roboters. Bild: Kuka

Durch die Cobots werden völlig neue Produktionsprozesse möglich, auch der Bauraum wird kleiner. Somit werden starre Fertigungslinien obsolet und es entstehen flexible Fertigungsinseln, die auch unterschiedliche Produkte fertigen können. Daneben entlastet der Cobot den Menschen sowohl von anstrengenden als auch monotonen, sich häufig wiederholenden Tätigkeiten. Ausschlaggebend für die Wahl des Kuka-Leichtbauroboters durch Yanfeng war unter anderem, dass er Traglasten von bis zu 14 Kilogramm bewegen kann. „Der Roboter muss in der Lage sein, einen 13 Kilogramm schweren Schraubkopf zu führen. Außerdem bietet der Roboter auch die in Europa notwendige CE-Kennzeichnung“, sagt Dennis Rittmann, bei YFAI verantwortlich für die Implementierung der LBR-iiwa-Applikation. Eine wichtige Herausforderung bei der Inbetriebnahme war, die Sicherheit der Werker jederzeit zu gewährleisten. Neben den vorhandenen Sicherheitsvorrichtungen des Roboters sorgt ein speziell auf MRK-Systeme ausgelegter Schraubautomat von Stöger Automation für die sichere Kollaboration. Der Schraubkopf ist hinter einer Schutzhülse angebracht. Trifft die Hülse auf ein Hindernis, wird der Roboter unverzüglich abgeschaltet. Die Aufgabe des Kuka LBR iiwa besteht darin, die Armauflagen aller vier Türen des Opel Insigna zu verschrauben.

Zwei Mitarbeiter,  Bild: Kuka
Zwei Mitarbeiter teilen sich den Kuka-Cobot in einer Fertigungszelle. Bild: Kuka

Dazu teilt er sich mit zwei Mitarbeitern den Arbeitsraum. Im ersten Schritt bereitet der Werker das Bauteil vor. Dazu legt er ein Spritzgussbauteil zusammen mit der Lederauflage in eine Werkzeugmaschine ein, die die beiden Komponenten kaschiert. Anschließend nimmt der Werker das kaschierte Bauteil und verklipst es mit einem weiteren Spritzgussbauteil, um die Armauflagen fertigzustellen. Den folgenden Schritt führt der LBR iiwa aus. Dazu legt der Werker das Bauteil in eine Halterung an der LBR iiwa Applikation ein. Per Tastendruck wird dem Roboter mitgeteilt, dass der Bearbeitungsvorgang gestartet werden kann. Der Roboter verfährt zur Halterung und verschraubt die beiden Bauteile. Die Zuführung der Schrauben erfolgt dabei automatisch über einen Schlauch, der an der Schutzhülse angebracht ist. Anschließend nimmt der Werker die fertigen Armauflagen und stapelt sie zum Abtransport ab.

Cobot erfolgreich integriert

Der Werker, Bild: Kuka
Der Werker legt das Bauteil ein, der Roboter übernimmt die Verschraubung. Bild: Kuka

In der Anlage arbeiten zwei Werker an jeweils einer Werkzeugmaschine. Den LBR iiwa teilen sie sich. Zum Verschrauben gibt es insgesamt vier Halterungen. Wartezeiten werden somit ausgeschlossen. „Der Roboter ist so programmiert, dass er immer den effizientesten Weg wählt, wie die Bauteile am schnellsten verschraubt werden können“, erklärt Rittmann. Die Anlage mit dem Cobot ist seit Dezember 2017 in Betrieb. Die ersten Erfahrungen sind durchweg positiv, wie Michael Oji bestätigt: „Der Roboter hat sich mittlerweile amortisiert. Dazu kommt, dass sich unsere Kolleginnen und Kollegen schnell mit ihm vertraut gemacht haben. Sie sind in der Lage, den Roboter bei einer Fehlermeldung selbst zu bedienen und den Fehler zu beheben. Für die Bedienung des Roboters war keine gesonderte Schulung der Mitarbeiter erforderlich.“ Die zwei Werker und der Roboter bewerkstelligen in einer Stunde 45 Fahrzeugsätze.

Mittelfristig plant das Unternehmen, weitere Cobots in seinen Werken einzusetzen. Denn sie sind ein Hilfsmittel, die Mitarbeiter ergonomisch bei ermüdenden Arbeitsabläufen zu entlasten. aru