Mensch-Roboter-Kollaboration in der Elektronikindustrie

Kollaborativer Robot steigert Effizienz am Nutzentrenner

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Schunk erprobt seine Greifer für die Mensch-Roboter-Kollaboration auch im eigenen Haus – in der Greifermontage ebenso wie beim Nutzentrennen in der Leiterplattenfertigung.

Die Demonstrationsanlage des Tochterunternehmens Schunk Electronic Solutions zeigt, wie Nutzentrenner für die Elektronikindustrie kollaborationsfähig gemacht werden können und welcher Vorteil damit verbunden ist. Die Anlage besteht aus dem Nutzentrenner SAR 1700 und einem UR5-Leichtbauarm von Universal Robots, der mit einem Co-act EGP-C Greifer ausgestattet ist.

Während Mitarbeiter bislang Stand-Alone-Maschinen wie den SAR 1700 einzeln von Hand mit den Elektrobaugruppen bestücken mussten, genügt es nun, das Nutzenmagazin für den Roboter manuell nachzufüllen. Alles Weitere übernimmt die Maschine: Der Roboter greift ins Magazin, entnimmt einen Nutzen, legt ihn in die Maschine, schließt die Tür und drückt die Starttaste. Sobald die Fräse die Leiterplatten getrennt hat, legt der Roboterarm die Teile auf ein Förderband und der Prozess beginnt von vorn. Bei Bedarf kann der Mitarbeiter die Maschine von Hand bestücken.

Ein Mitarbeiter kann nun bis zu fünf Nutzentrenner gleichzeitig bedienen

„Mit dem kollaborativen Konzept lässt sich die Effizienz in der Elektronikproduktion erheblich steigern“, erläutert CEO Henrik A. Schunk. „Statt einer oder zwei Maschinen, können Bediener nun beispielsweise bis zu fünf Nutzentrenner gleichzeitig bedienen. So macht sich die Lösung innerhalb kürzester Zeit bezahlt.“ Da der SAR 1700 speziell für kleinere Unternehmen konzipiert und der Invest vergleichsweise gering ist, können Elektronikproduktionen sukzessive mit zusätzlichen Maschinen ausgebaut werden.

Auch in der hauseigenen Greifermontage bei Schunk gibt es eine prototypische Pilotanwendung mit einem MRK-Arbeitsplatz. Dort übernimmt der Werker die Montage und Qualitätsprüfung, während der Roboter mit dem Greifer Kleberückstände an einer scharfkantigen Abziehplatte entfernt. Das verbessert die Ergonomie und minimiert die Verletzungsgefahr für den Mitarbeiter.

Auch hier wird der Co-act EGP-C eingesetzt – laut Schunk der erste inhärent sichere Industriegreifer, der von der Deutschen Gesetzlichen Unfallversicherung DGUV für den kollaborierenden Betrieb zertifiziert und zugelassen ist. Der 2-Finger-Parallelgreifer erfüllt die Anforderungen der ISO/TS 15066 und ist so konstruiert, dass er einen Menschen nicht verletzen kann. Dafür sorgt eine Schutzhülle sowie eine sichere Strombegrenzung. Um die Kollaboration mit dem Bediener möglichst intuitiv zu gestalten, signalisiert der 24-V-Greifer mit LEDs in Ampelfarben seinen Zustand. Der Greifer lässt sich einfach über digitale I/O ansteuern. Dank einer Betriebsspannung von 24 V DC eignet er sich auch für den mobilen Einsatz.

Der Co-act EGP-C wird als komplett vormontierte Einheit mit passender Schnittstelle für die Cobots von Kuka, Fanuc oder Universal Robots geliefert. Schnittstellen für Roboter anderer Hersteller sind auf Anfrage möglich. Die komplette Regelungs- und Leistungselektronik ist im Inneren des Greifers verbaut, so dass dieser keinerlei Platz im Schaltschrank beansprucht.

Schunk GmbH & Co. KG

www.schunk.com


Interview mit Prof. Dr.-Ing. Markus Glück, CINO, Schunk GmbH & Co. KG

„MRK: Einfach beginnen und die Mitarbeiter mitnehmen“

Was Schunk in den hauseigenen Projekten zur Mensch-Roboter-Kollaboration gelernt hat und was er MRK-Interessenten rät, verrät Prof. Dr.-Ing. Markus Glück, Geschäftsführer Forschung & Entwicklung.

Autor: Armin Barnitzke

Was sind die wichtigsten Erkenntnisse aus Ihren MRK-Projekten im eigenen Haus?

Glück: MRK-Projekte können nur dann gelingen, wenn die Veränderungen des Arbeitsumfelds von den Führungskräften erklärt und in der Fertigungslinie überzeugend vorbereitet werden. Produktionsverantwortliche müssen den Übergang aktiv moderieren. Dazu zählt gerade in der Anfangsphase auch, die für die MRK-Einführung nötigen Talente aufzuspüren und deren Qualifikation auf dem Gebiet der Robotertechnik und der Arbeitssicherheit durch Qualifizierungsmaßnahmen zu entwickeln. Entscheidend sind darüber hinaus sorgfältig ausgearbeitete Einarbeitungspläne für die Werker und Fachabteilungen.

Was raten Sie MRK-Interessierten? Wie sollte man bei MRK-Projekten vorgehen?

Glück: Die Einführung von kollaborierenden Anwendungen ist ein Veränderungsprozess, der Zeit, Geduld und ein abgestimmtes Vorgehen erfordert. Neben technischen Aspekten sind vor allem auch Fragen der Betriebs- und Arbeitssicherheit zu klären. Daher ist es empfehlenswert, sowohl die Mitarbeiter, die mit den kollaborierenden Systemen arbeiten werden, als auch den Betriebsrat und die Verantwortlichen für Arbeitssicherheit frühzeitig in die Konzeption von MRK-Arbeitsplätzen mit einzubeziehen.

Was sollte man bei MRK-Projekten beachten? Und was sollte man vermeiden?

Glück: Wie bei jeder neuen Technologie, gilt es zu allererst, Vertrauen zu schaffen und Anwender nicht zu überfordern. Der Erstkontakt mit dem System und die Einsatzbedingungen entscheiden über den Erfolg. Wer Zeit und Gelegenheit hat, spielerisch mit einem solchen System umzugehen, wird sehr schnell die Vorteile erkennen und nutzen: Die Werker sollten praktisch erfahren können, dass sie die Arbeitsprozesse beherrschen, die Abläufe bestimmen und sich auf die Sicherheitssysteme verlassen können. Entscheidend ist, dass der Mensch jederzeit den Takt bestimmt.

Das heißt?

Glück: Gerade in der Startphase darf das Tempo keine Rolle spielen. Wer vom Roboter angetrieben, gegängelt und von Fehlersignalen genervt wird, verliert schnell die Lust. Umgekehrt fordern Mitarbeiter die Einführung von kollaborierenden Systemen, sobald sie wahrnehmen, dass monotone oder anstrengende Aufgaben wegfallen.

Wo sollte man mit MRK-Projekten beginnen?

Glück: Wichtig ist, mit einfachen MRK-Anwendungen und Fertigungsschritten zu beginnen. Hierbei muss man die Mitarbeiter mitnehmen und sie für den Kollegen Roboter begeistern. Am besten gelingt dies, wenn man Arbeitsabläufe automatisiert, die bei den Werkern eine geringe Beliebtheit genießen, weil sie monoton sind oder dauerhaft belasten. Was man als erstes loswerden will, das schafft man auch – selbst wenn die Aufgabe herausfordernd ist. Dieses Erfolgsrezept empfehlen wir gerne weiter.

Was sind aus Ihren Erfahrungen die größten Herausforderungen?

Glück: Bei Erstprojekten beansprucht die Zertifizierung Zeit. Damit die DGUV eine komplette Anlage für den MRK-Betrieb zertifiziert, muss sicher nachgewiesen sein, dass der Bediener beim Kontakt nicht verletzt wird. Hier greifen die Schutzprinzipien der DIN EN ISO 10218-1/-2 und DIN EN ISO/TS 15066 sowie die Maschinenrichtlinie, die vorschreibt, dass stets die Gefahr für den Menschen zu betrachten und die damit verbundenen Risiken zu bewerten sind: Welche Arbeitsräume existieren? Welche Risiken bestehen? Wo müssen Arbeitsräume eingeschränkt werden, um Verletzungen auszuschließen? Jede Applikation ist individuell zu betrachten.

Liegen die Hürden also vor allem in der Zertifizierung? Oder in Prozessanpassungen und Akzeptanz?

Glück: Zunächst gilt es festzuhalten, dass die Chancen von kollaborierenden Systemen weitaus größer sind als die Hürden. Wo die Lust am MRK-System geweckt ist, spielen die Herausforderungen bei der Einführung kaum mehr eine Rolle. Sobald Akzeptanz vorhanden ist und die Vorteile erkannt werden, lassen sich alle anstehenden Aufgaben locker bewältigen. Letzten Endes muss man sich mit etwas Mut, Entschlossenheit und einer Portion Neugierde an die Umsetzung wagen. Herausfordernd ist mit Sicherheit beim ersten Mal der Zertifizierungsprozess. Hierbei leisten wir gerne Beratungsunterstützung und wertvolle Hilfestellung. Beim Einsatz bereits zertifizierter Produkte vereinfacht sich die Arbeit an der Zulassung enorm. Das ist unser Lösungsweg.

Und was haben Sie in Ihren MRK-Projekten für die eigenen Produkte gelernt?

Glück: Unsere Co-act Komponenten müssen ästhetisch sein, eine Kommunikation mit dem Nutzer ermöglichen und jede Art von Verletzung oder Belästigung ausschließen. Gerade in der Anfangsphase sind langsame, vorhersehbare Roboterbewegungen und sanfte Bewegungsabläufe von großem Vorteil. Unangenehme, störende oder nervige Geräusche müssen unbedingt vermieden werden; ebenso unerwünschte Kontakte mit dem Nutzer. Entscheidend ist, dass sich das System dem Werker anpasst, nicht umgekehrt. Das gilt auch für die Programmierung, die möglichst intuitiv erfolgen sollte.

Schunk GmbH & Co. KG

www.schunk.com

Prof. Dr. Markus Glück.
Bild: Schunk

Schunk @ automatica 2018

Über seine Erfahrungen bei der MRK-Einführung spricht Prof. Dr.-Ing. Markus Glück, CINO bei Schunk, auf dem von der Automationspraxis organisierten automatica Forum in Halle A5. Sein Vortrag: „MRK im Unternehmen sicher einführen – Erfahrungsbericht aus der Schunk Smart Factory“. Zeit: Mittwoch, 20. Juni 2018 12:30 bis 13:00 Uhr.

www.automationspraxis.de/‧automaticaforum


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