Mensch-Roboter-Kollaboration

Cobots - feinfühlig und trotzdem kraftvoll

22. März 2019, 2:00 Uhr | Günter Herkommer

Für die direkte Zusammenarbeit mit dem Menschen ausgelegt, lassen sich sogenannte 'Cobots' in unterschiedlichsten Anwendungen und Branchen zur Optimierung der Fertigungsabläufe einsetzen – zwei Beispiele.

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.