Der Automobilzulieferer Yanfeng Automotive Interiors (YFAI) ist ein weltweit agierender Anbieter von Lösungen automobiler Innenausstattung. Das Unternehmen mit Sitz seiner Zentrale in Shanghai verfügt global über 110 Standorte, darunter auch eine Fertigung im niedersächsischen Lüneburg. Dort werden zahlreiche Komponenten wie Instrumententafeln, Türverkleidungen oder Armauflagen gefertigt. Werkleiter Michael Oji: „Die Automobilbranche befindet sich in einer tiefgreifenden Transformation. Vor diesem Hintergrund möchten wir unsere Produktionsprozesse als Teil der zukunftsfähigen Ausrichtung unserer Standorte Schritt für Schritt in Richtung Industrie 4.0 umstellen.“

Im ersten Schritt entschied sich das Unternehmen für die Integration eines Cobots in die Produktionslinie, der die Mitarbeiter beim Verschrauben von Armauflagen unterstützt. Konkret handelt es sich dabei um einen LBR iiwa von Kuka, der gemeinsam mit dem Systemintegrator Schulz Systemtechnik in Betrieb genommen wurde. Im Gegensatz zu klassischen Industrierobotern, die für gewöhnlich nicht sensitiv sind und daher aus Sicherheitsgründen hinter Schutzzäunen stehen, fallen bei Cobots aufwendige bauliche Maßnahmen weg. Für die Sicherheit der Mitarbeiter sorgen Gelenkmomentsensoren, die in jeder der sieben Achsen des Roboters integriert sind. Fühlt auch nur einer dieser Sensoren eine Erschütterung, so stoppt der Cobot 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 – beide Bereiche verschmelzen. Die daraus resultierende direkte Zusammenarbeit zwischen Mensch und Roboter bietet zahlreiche Vorteile: Während der Mensch sehr flexibel ist und sich auf neue Situa-tionen schnell einstellen kann, arbeitet der Roboter gleichbleibend präzise. „Damit ist es uns möglich, Produktionsprozesse noch effizienter zu gestalten“, so Michael Oji. Da Sicherheitsvorrichtungen wie Zäune wegfallen, wird entsprechend der Bauraum kleiner und es entstehen flexible Fertigungsinseln, die auch unterschiedliche Produkte fertigen können. Nicht zuletzt entlastet der Cobot den Menschen sowohl von anstrengenden als auch monotonen, sich häufig wiederholenden Tätigkeiten.

Konkret besteht die Aufgabe des MRK-Roboters bei Yanfeng darin, die Armauflagen aller vier Türen des Opel Insigna zu verschrauben. 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 Cobot aus. Dazu legt der Werker das Bauteil in eine Halterung ein. Per Tastendruck wird dem Roboter mitgeteilt, dass der Bearbeitungsvorgang gestartet werden kann. Daraufhin verfährt der Roboter zur Halterung und verschraubt die beiden Bauteile. Die Zuführung der Schrauben erfolgt automatisch über einen Schlauch, der an der Schutzhülse angebracht ist. Anschließend nimmt der Werker die fertigen Armauflagen und stapelt sie zum Abtransport.

In der Anlage arbeiten zwei Werker an jeweils einer Werkzeugmaschine. Den Cobot ‚teilen‘ sie sich. Zum Verschrauben gibt es insgesamt vier Halterungen. Wartezeiten werden somit ausgeschlossen.

Hohe Traglast ausschlaggebend

Der Roboter bei Yanfeng ist so programmiert, dass er immer den effizientesten Weg wählt, wie die Bauteile am schnellsten verschraubt werden können.

© Kuka

Ausschlaggebend für die Wahl des Leichtbauroboters LBR iiwa durch Yanfeng war unter anderem, dass er Traglasten von bis zu 14 Kilogramm bewegen kann. Dennis Rittmann hierzu: „Der Roboter muss in der Lage sein, einen 13 Kilogramm schweren Schraubkopf zu führen. Außerdem bietet der Roboter die in Europa notwendige CE-Kennzeichnung.“ Eine wichtige Herausforderung bei der Inbetriebnahme war, die Sicherheit der Werker jederzeit zu gewährleisten. Neben den Sicherheitsvorrichtungen, die der Roboter bereits mitbringt, sorgt ein speziell auf MRK-Systeme ausgelegter Schraubautomat von Stöger Automation für die sichere Kollaboration. Der Schraubkopf ist dabei hinter einer Schutzhülse angebracht. Trifft die Hülse auf ein Hindernis, schaltet der Roboter unverzüglich ab.

Die Anlage mit dem Cobot ist mittlerweile 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. Das entspricht 180 verschraubten Armauflagen. Mittelfristig plant das Unternehmen, weitere Cobots in seinen Werken einzusetzen.
 

Der feinfühlige Cobot

Ein weiteres Beispiel für den Einsatz sensitiver Cobots ist die Automatisierung des Kalibriervorgangs von unterschiedlich großen Messmitteln bei Perschmann Calibration. Der Kalibrierdienstleister aus Braunschweig ist auf die Kalibrierung von Handmessmitteln spezialisiert, unter anderem werden Lehren wie Dorne und Einstellringe hochpräzise geprüft. Nach der Norm ISO 9001 sind Messmittel in regelmäßigen Abständen zu kalibrieren. Der Kundenstamm des Unternehmens besteht vor allem aus Kunden aus dem klassischen Maschinenbau, der Automobilbranche oder aus dem Flugzeugbau.