Ergonomie bei Verpackung und Schüttelprüfung von Trennschleifern gesteigert

Kollaborativer Roboter entlastet Mitarbeiter

Anzeige
Hunderte Roboter sind beim Motorsägenhersteller Stihl schon im Einsatz. Jetzt ist ein erster kollaborativer Roboter dazugekommen. Der CR-35iA von Fanuc entlastet bei Stihl die Mitarbeiter an der Verpackungslinie für Trennschleifer.

Nur drei Tage dauerte der Produktionsanlauf, dann hatte Stihl die vorgegebene Stückzahl erreicht. Denn der erste Einsatz eines kollaborativen Roboters war gut vorbereitet. Ein Jahr lang hatte der firmeneigene Betriebsmittelbau die technologischen Voraussetzungen entwickelt und den Arbeitsplatz des CR-35iA vorbereitet. Die intensive Vorbereitung hat sich ausgezahlt. Schon in der ersten Nachtschicht lief der Roboter reibungslos.

Dabei half dem Team um Gruppenleiter André Lange, verantwortlich für Service und Hardwareplanung, dass man die Robotertechnik von Fanuc aus vielen Anwendungen bestens kannte: „Wir konnten uns ganz auf die Umsetzung der Idee des kollaborativen Arbeitsplatzes konzentrieren“, so Lange. Zum Einsatz kommt der kollaborative Roboter bei der Verpackung von Trennschleifern für professionelle Anwender.

Aufgabe des CR-35iA ist es, aus der Montage kommende Trennschleifer von einem Hängeförderer abzunehmen, eine Schüttelprüfung vorzunehmen und ihn so lange zu halten, bis auch die letzte Sichtprüfung positiv absolviert ist. Anschließend setzt der Roboter den Trennschleifer in einen bereitstehenden Versandkarton. In diesem Kooperationsbereich verfährt der Roboter lediglich mit der zulässigen Geschwindigkeit von 250 mm/s.

Mitarbeiter von Anfang eingebunden

Bevor der Roboter das Handling an diesem Arbeitsplatz übernahm, oblagen dem Werker Handling und Schüttelprüfung. Bei dieser akustischen Qualitätsprüfung wird der Trennschleifer geschüttelt. Hört man dabei ein Klackern, ist der Saugkopf korrekt verbaut und der Trennschleifer kann verpackt werden. Da ein Trennschleifer rund 10 kg wiegt, summiert sich das pro Schicht und Mitarbeiter auf rund acht Tonnen. Der Mitarbeiter wird also durch den schüttelnden Cobot ganz erheblich entlastet.

Die Mitarbeiter waren von Anfang an in das Projekt eingebunden. Sie konnten nicht nur den Testaufbau begutachten, sondern auch auf die Gestaltung und Ergonomie Einfluss nehmen. Markus Wahl, im Betriebsmittelbau bei Stihl für die Konstruktion von Montagesystemen zuständig: „Die Mitarbeiter haben gute Ideen eingebracht, die wir umgesetzt haben.“ Die Anregungen aus der Praxis seien nicht nur technisch sinnvoll gewesen, sondern steigerten auch von Anfang an die Akzeptanz in der Belegschaft.

Der Hängeförderer hat rund 80 Werkstückaufnahmen. Da die Einstellarbeiten in der Montageendprüfung an jedem Trennschleifer unterschiedlich lange dauern können, ist nicht jede Werkstückaufnahme belegt. Manchmal sind sogar mehrere Positionen hintereinander leer. Mehrere Kamerasysteme entlang der Förderstrecke erkennen daher, an welchem Haken des Hängeförderers ein Trennschleifer hängt und geben diese Information an die Kopfsteuerung weiter.

Puffer lastet Roboter aus

Der Roboter synchronisiert über die Software
Line Tracking seine Geschwindigkeit mit dem Förderer und greift dann im richtigen Moment zu. Wahl: „Ziel ist es, den Roboter möglichst kontinuierlich auszulasten, so dass er keine Wartezeiten hat.“ Den Hängeförderer hat man daher so konzipiert, dass seine Geschwindigkeit variabel ist.

Damit der Roboter möglichst ausgelastet ist, gibt es nach dem Hängeförderer noch einen Zwischenspeicher. Dieser Puffer wird beispielsweise genutzt, wenn mehr Trennschleifer bei der Packstation ankommen, als der Mitarbeiter prüfen kann, oder wenn er in eine Pause geht. Dann arbeitet der Roboter vollautomatisch.

Kommt weniger Nachschub aus der Montage, arbeitet der Roboter den Puffer leer. Eine Variable ist an dieser Stelle der Mitarbeiter. Denn die Zeiten für die einzelne Prüfung können sich unterscheiden. Wahl: „Das mussten wir steuerungstechnisch in den Griff bekommen.“

Der Roboter übernimmt den Trennschleifer an den zwei Griffen und zwar nacheinander. Nur wenn beide gefasst sind, nimmt der Roboter den Trennschleifer aus dem Hängeförderer. Wenn nicht, wartet er auf das nächste Teil. Wahl: „Wir überprüfen die vollständige Lastaufnahme direkt im Greifer.“ Verfehlt der Roboter ein Werkstück, gibt es unterschiedliche Abbruchszenarien.

LEDs zeigen Status an

Für den CR-35iA hat Stihl einen eigenen Greifer entwickelt. Basis ist ein konventioneller Greifer, der eine Schutz-Ummantelung bekommen hat, die beim Kontakt mit dem Menschen dämpfend wirkt. Darüber hinaus haben die Betriebsmittelbauer in Waiblingen noch eine Menge Technologie hinzugefügt. So ist der Greifer zum Interaktionselement geworden. Denn er zeigt über LEDs an, in welchem Modus er sich befindet.

Die rote LED leuchtet auf, wenn der Roboter im Highspeed-Modus mit 750 mm/s läuft. Den sicheren MRK-Modus signalisiert eine blaue LED. Leuchttasten am Greifer dienen dem Mitarbeiter dazu, den Status i.O. zu bestätigen oder n.i.O., wenn er einen Mangel entdeckt hat und der Trennschleifer zur Nacharbeit ausgeschleust werden soll. Steht der Roboter, etwa weil die Scanner im Sicherheitsbereich einen Menschen entdeckt haben, ist die Greiffunktion außer Betrieb.

Der Aufwand der Systemintegration, nicht nur hinsichtlich des Greifers, lässt natürlich die Frage aufkommen, wieso Stihl keinen externen Systemintegrator eingebunden hat, sondern die Entwicklung selbst übernommen hat. Wahl braucht nicht lange nach einer Antwort zu suchen: „Wir kennen unsere Produkte, unsere Abläufe und unsere Mitarbeiter im Produktionscenter. Und weil wir frühzeitig mit diesen Leuten in der Produktion gesprochen haben, wissen wir auch, welche unterschiedlichen Situationen auftreten können.“ Lange ergänzt: „Wir hätten unsere Anforderungen vorab kaum in einem Lastenheft definieren können.“

Als großer Vorteil hat sich dabei erwiesen, dass der kollaborative CR-35iA ebenso wie seine gelben Kollegen mit der üblichen Steuerung arbeitet: Steuerungstechnik, Bedienoberfläche – alles gleich. Gerade die für die Synchronisation mit dem Hängeförderer sinnvolle Software Line Tracking, die Integration von Kamerasystemen oder die bewährte Software-Option Collision Guard waren Systembestandteile, die bei Stihl bereits bestens bekannt und geschätzt sind.

Einheitliche Produktionskonzepte

Seit dem Einstieg in die Robotertechnik Mitte der 90er Jahre hat sich generell viel Knowhow in der Robotertechnik, vor allem mit hunderten von Fanuc Robotern in allen Werken weltweit, konzentriert. Lange: „Wir verfolgen an allen Standorten relativ einheitliche Produktionskonzepte.“ Weltweit einheitliche Produktionsmittel, wie die Fanuc Roboter, vereinfachen das Engineering, die Programmierung und den Service.

Lange erwartet, dass in Zukunft der Einsatz von Robotern in den Fertigungsprozessen bei Stihl noch zunehmen wird. Dass nun die kollaborative Robotik in den Fokus rücke, sei lediglich die Weiterentwicklung der bisherigen Produktionsstrategie mit hoher Fertigungstiefe. Lange: „Wir stellen uns immer wieder die Frage: Wie können Roboter die Mitarbeiter in ihrem Arbeitsalltag entlasten?“ Die kollaborative Robotik sei eine Technologie, die neue Chancen eröffne: „Wir haben schon einen hohen Automatisierungsgrad, müssen aber jetzt schauen, wie wir vorhandene Lücken schließen können. Die Technologie eröffnet neuen Spielraum bei der Gestaltung von Anlagen.“

Sicherheit hat oberste Priorität

Dass die Abstimmung mit der Berufsgenossenschaft (BG) reibungslos verlief, hat sicher auch etwas mit der Einstellung zu tun, mit der man bei Stihl an das Projekt herangegangen war. Wahl: „Sicherheit hat oberste Priorität.“ Auch bei dem MRK-Projekt habe man das nie als ein Muss empfunden, im Gegenteil. Auch deshalb sei eine offene Zusammenarbeit mit der BG lohnenswert.

Seit etwa über einem halben Jahr ist der CR-35iA im täglichen Einsatz und nicht nur die Projektverantwortlichen Lange und Wahl sind damit zufrieden. Auch in der Belegschaft wurde er vollends akzeptiert. Von den Stihl-Mitarbeitern will jedenfalls keiner mehr den kollaborativen Roboter, der intern auch liebevoll Hulk genannt wird, missen.

Fanuc Deutschland GmbH

www.fanuc.de

Video: https://www.youtube.com/watch?v=cU-iq_KAt3M


Steckbrief + + Steckbrief + + Steckbrief + +

  • Beim Motorsägenhersteller Stihl entlastet ein kollaborativer Roboter CR-35iA von Fanuc die Mitarbeiter an der Verpackungslinie für Trennschleifer.
  • Aufgabe des CR-35iA ist es, Trennschleifer von einem Hängeförderer abzunehmen, eine Schüttelprüfung vorzunehmen und ihn so lange zu halten, bis auch die letzte Sichtprüfung positiv absolviert ist. Da ein Trennschleifer rund 10 kg wiegt, summiert sich das pro Schicht auf rund acht Tonnen.

Die Mitarbeiter waren von Anfang an eingebunden. Sie konnten nicht nur den Testaufbau begutachten, sondern auch auf die Gestaltung und Ergonomie Einfluss nehmen. Die Mitarbeiter haben daher den kollaborativen Roboter, der intern auch liebevoll Hulk genannt wird, gut akzeptiert.

  • Für den CR-35iA hat Stihl einen eigenen Greifer entwickelt. Dafür hat ein konventioneller Greifer eine dämpfende Schutz-Ummantelung bekommen. Zudem ist der Greifer zum Interaktionselement geworden: Denn er zeigt über LEDs an, in welchem Modus er sich befindet.
  • Systemintegration und Greiferentwicklung hat Stihl selbst übernommen. Dabei kam den Experten zu Gute, dass der kollaborative CR-35iA mit der üblichen Fanuc-Steuerung arbeitet.↓

Safe the Date: Automatica 2018

Das spannende kollaborative Robotik-Projekt bei Stihl stellt André Lange, Gruppenleiter Service und Hardwareplanung, am Mittwoch, dem 20. Juni 2018, auch auf dem Automatica Forum 2018 in München vor.


Mehr zum Thema Cobot
Anzeige

Aktuelle Ausgabe

Schlagzeilen

KUKA: Smarte Automatisierung

KUKA Roboter Hochschule Karlsruhe

Smarte Automatisierung mit KUKA im Überblick

Newsletter

Jetzt unseren Newsletter abonnieren

Themenseite Cobot

Erläuternde Beiträge, Neuigkeiten, Anwendungsbeispiele und Hintergrundinfos rund um das Thema kollaborative Robotik

Messevideo


Greiferintegration leicht gemacht: Die Zimmer Group zeigt, wie es geht.

Kalender

Aktuelle Termine für die Automatisierungsbranche

Whitepaper

Whitepaper aller unserer Industrieseiten

Alle Webinare & Webcasts

Webinare aller unserer Industrieseiten

Anzeige
Anzeige

Industrie.de Infoservice

Vielen Dank für Ihre Bestellung!
Sie erhalten in Kürze eine Bestätigung per E-Mail.
Von Ihnen ausgesucht:
Weitere Informationen gewünscht?
Einfach neue Dokumente auswählen
und zuletzt Adresse eingeben.
Wie funktioniert der Industrie.de Infoservice?
Zur Hilfeseite »
Ihre Adresse:














Die Konradin Verlag Robert Kohlhammer GmbH erhebt, verarbeitet und nutzt die Daten, die der Nutzer bei der Registrierung zum Industrie.de Infoservice freiwillig zur Verfügung stellt, zum Zwecke der Erfüllung dieses Nutzungsverhältnisses. Der Nutzer erhält damit Zugang zu den Dokumenten des Industrie.de Infoservice.
AGB
datenschutz-online@konradin.de