Kollaborierende Roboter eignen sich auch für Arbeiten, die Fingerfertigkeit erfordern – wie etwa das Verschrauben von Teilen.

© Universal Robots

Um den Weg hin zur MRK und in die Industrie 4.0 nicht allein beschreiten zu müssen, beteiligte sich Jung als einer von mehreren Pilotanwendern am Forschungsprojekt ‚Manuserv‘. „Bei dem Programm ging es darum, mit Hilfe einer Software zu klären, ob eine Teilautomatisierung der Fertigung für uns überhaupt zu empfehlen ist – und wenn ja, an welchen Stellen der Produktionslinie“, so Schäfer. Der studierte Maschinenbauer weiter: „Nach einer Simulation am Computer haben wir unseren ersten Roboter – einen UR5 von Universal Robots mit 5 kg Nutzlast – von Dahl Automation bezogen, ihn im Probebetrieb getestet und dann an einer Fertigungsinsel implementiert. Das war vor fünf Jahren.“ 

Besonderes Augenmerk richtete Jung dabei auf das Flussprinzip: Mensch und Cobot sollen eine harmonische kollaborierende Einheit bilden, deren Tätigkeiten genau aufeinander abgestimmt sind. Um mögliche Ängste vor einem Abbau von Arbeitsplätzen gar nicht erst aufkommen zu lassen, waren Betriebsrat und Belegschaft bei der Entwicklung der Auto­matisierungslösung von Anfang an mit an Bord – bis hin zur Schichtarbeiterin, die heute an einem der Fließfertigungs­arbeitsplätze gemeinsam mit dem Roboterarm ‚Smart Radios‘ zum Wandeinbau montiert. Dazu legt sie ein fertig montiertes Netzteil in eine Aufnahme und startet den UR5, den Jung im Jahr 2013 als ersten seiner UR-Roboter implementiert hat, durch einen Auslöseknopf. 

Die Cobots werden bei Jung auch als Stand-Alone-Geräte eingesetzt – zum Beispiel beim Verpacken und Etikettieren.

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Der Roboter setzt sich in Bewegung, nimmt das Netzteil mit seinem Zwei-Finger-Greifer auf und platziert es in einer Laserkammer, in der es auf der Vorder- und Rückseite gelasert wird. Im Anschluss entnimmt der Cobot das Teil und legt es in einer zweiten Aufnahme ab. Die Bedienerin faltet während des Laserns Versandkartons zusammen, reinigt fertig montierte Teile mit einem Tuch, packt sie in die Kartons und montiert parallel ein neues Netzteil.

„Die Vorzüge des kollaborierenden Roboterarmes wurden in der Praxis sehr schnell deutlich“, erläutert Schäfer: „Er ist einfach zu bedienen und führt die einprogrammierten Arbeitsschritte stets mit derselben Wiederholgenauigkeit aus. Außerdem benötigt er nur wenig Platz. Das waren für uns entscheidende Argumente, weiter in die MRK zu investieren.“ 

Und so montiert heute wenige Meter von ihrer Kollegin entfernt eine weitere Werkerin Lautsprecher für digitale Radios. Unterstützung erhält sie dabei von einem UR3-Roboter, der mit einem Schrauber ausgerüstet ist und eine Last von 3 kg handhaben kann. Auf ihr Startsignal hin greift der Roboter zwei Schrauben aus einer Vereinzelung und befestigt eine vorgesteckte Leiterplatte in einem Kunststoffgehäuse. Anschließend schraubt er Lautsprecher auf ein Kunststoffgitter.

Die Arbeiterin legt dem Roboter die Teile dafür vor, entnimmt sie danach wieder und sorgt für einen ausreichenden Vorrat an Schrauben. Während der UR3 die Teile hochpräzise miteinander verbindet, ergänzt sie weitere Komponenten. „Früher musste ich die Schrauben per Hand befestigen“, erzählt die Frau und fügt hinzu: „Das war oft eine Fummelei, denn die Schrauben sind recht klein – manchmal bin ich dabei abgerutscht. Dank des UR3 ist diese Arbeit für mich nun auch sicherer geworden. Außerdem spare ich pro Arbeitsgang wertvolle Zeit ein – und kann so wesentlich mehr Teile montieren.“

Flexibel einsetzbar, individuell ­konfigurierbar

Dass die Cobots nicht nur bestens mit dem Menschen, sondern auch miteinander kooperieren, demonstriert Carsten Meise ein Stockwerk höher. Dort bereitet der Leiter Vorrichtungsbau und Instandhaltung mit Facharbeiter Daniel Wagener zwei Roboterarme für ihren Einsatz vor. Sie sind nebeneinander auf einer Fertigungsinsel positioniert und bearbeiten mehrere Gehäuseteile inklusive einer Leiterplatte. Nachdem der erste Roboter drei Komponenten durch Einrasten miteinander montiert hat, übergibt er das Teil dem zweiten Roboter. Dieser platziert es in einer Laserkammer, entnimmt und prüft es im Anschluss und legt es ab. „Wenn wir auch diese beiden Cobots in unsere Produktionslinie integrieren, werden insgesamt acht Roboter von Universal Robots ihre Arbeit in unserer Fertigung verrichten“, erklärt Meise. Dabei arbeiten Mensch und Maschine bei den meisten Applikationen miteinander.

Produktionsleiter Mario Schäfer: "Der Einsatz von Robotern ist für uns dann wirtschaftlich, wenn unsere Mitarbeiter nicht auf sie warten müssen und parallel weiterarbeiten können."

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„Mit dem Kauf unseres ersten UR-Cobots erhielt ich eine eintägige Schulung bei Dahl Automation. Zudem habe ich weitere Aufbauschulungen im Trainingszentrum von Universal Robots in München absolviert. Danach konnte ich die Roboter ohne Probleme selbstständig programmieren“, ergänzt der gelernte Industriemechaniker Wagener. „Mittels des Bedienpanels mit seiner intuitiven 3D-Visualisierung ist das ganz einfach. Auch kleinere Störungen können wir selbst beheben.“

Nicht nur die Programmierung, sondern auch die Konfiguration der Roboter mit den passenden Peripherieprodukten führen die Sauerländer in Eigenregie durch. Meise hierzu: „Applikationen wie Zwei-Finger-Greifer, Sauggreifer oder Schrauber haben wir sehr einfach selbst zusammengestellt und implementiert. Einer unserer Verpackungsroboter ist zusätzlich mit einem Bildverarbeitungssystem ausgestattet, das ihm zeigt, wo sich die Abdeckungen von Schaltern befinden, die er aus einer Kiste abstapeln soll.“ 
 

Die Roboter von UR lassen sich einfach programmieren. Facharbeiter Daniel Wagener bringt einem von ihnen seinen Arbeitsweg bei, indem er den Arm per Hand an die anzufahrenden Wegpunkte führt.

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Neben ihrer Anwendungsvielfalt zeichnen sich die bei Jung eingesetzten kollaborierenden Roboter durch hohe Sicherheitsstandards aus. „Der Schutz unserer Mitarbeiter steht für uns an erster Stelle“, hebt Fertigungsleiter Schäfer hervor. So wurden die Cobots erst nach umfassender Vorbereitung im Werk in Betrieb genommen. Das heißt: Sämtliche Roboterarme hat das Jung-Team zunächst mit Kraft- und Druckmessgeräten überprüft und für die Pick-and-Place-Anwendungen teilweise mit Greifern aus Hartgummi ausgerüstet. Entsprechend ISO/TS 15066 sind die Kräfte, die bei Berührungen mit den Maschinen auftreten können, auf ein für die Werker ungefährliches Maß beschränkt.

Zudem wurden die Fertigungsinseln, an denen Mensch und Roboter miteinander arbeiten, mit zusätzlichen Sicherheitseinrichtungen versehen. Eine technische Dokumentation inklusive einer Betriebsanweisung dient als Leitfaden für den sicheren Umgang mit den Cobots. Die CE-Kennzeichnung hat Jung selbst durchgeführt und damit belegt, dass die Cobots am Standort Lünen alle Sicherheitsnormen erfüllen. Aufgrund der erfolgreich abgeschlossenen Risikobeurteilung ist die körperliche Unversehrtheit der Beschäftigten bei der Arbeit mit den Roboterarmen stets gewährleistet.

Die Entscheidung für den Cobot-Ein-satz hat sich für Jung mittlerweile vielfach bezahlt gemacht. „Kosten und ­Durchlaufzeiten senken wir damit erheblich – mit dem Resultat einer schnellen Amortisation“, sagt Schäfer am Ende seines Rundgangs – nicht ohne aber nochmal zu betonen: „Die Roboter von UR unterstützen unsere Mitarbeiter gezielt bei ihren Tätigkeiten – trotzdem ist und bleibt die Handarbeit unserer Fachkräfte unverzichtbar!“