Der Auto-Assistent

Branche

Hybride Fertigung - Industrieroboter als Produktionsassistenten können manuelle Prozesse zumindest teilweise automatisieren. Integrierte Sicherheitsfunktionen ermöglichen die gefahrlose Kooperation mit Menschen.

25. Mai 2009
Bei der Handhabung schwerer und voluminöser Bauteile machen Roboter die menschliche Arbeit angenehmer, gesundheitsschonender und effizienter.
Bild 1: Der Auto-Assistent (Bei der Handhabung schwerer und voluminöser Bauteile machen Roboter die menschliche Arbeit angenehmer, gesundheitsschonender und effizienter.)

In der Automobilproduktion läuft noch einiges manuell. Vor allem schwere Baugruppen wie Cockpits oder Sitze setzen Werker in der Regel mit manuell geführten Manipulatoren ein, während Kollegen zugleich am selben Fahrzeug andere Arbeitsgänge ausführen. Roboter lassen sich in dieser Umgebung bisher nur dann wirtschaftlich einsetzen, wenn die notwendige Fläche für Sicherheitsabsperrungen vorhanden ist und sich die Investition für eine vollständige Automatisierung lohnt. Dies ist jedoch meist nur bei großen Stückzahlen mit entsprechend langer Lebensdauer der Fall.

Unflexible Hebehilfen

Allerdings gibt es bei allen Automobilherstellern einen klaren Trend zu geringerer Modelllebensdauer und kleineren Produktionszahlen pro Modell – bei deutlich höherer Modellvielfalt. Darum ist eine konventionelle Automatisierung heute in der Montage immer seltener eine realistische Option. Die für die Vielfalt an Modellen und Modelloptionen notwendige flexible Montage leisten die Werker an der Linie. Die für die Ergonomie erforderlichen Hebehilfen und Manipulatoren sind jedoch oft an eine begrenzte Anzahl von Modelloptionen angepasst und können nach einer Umstellung der Linie oft nicht mehr genutzt werden. Eine zusätzliche Herausforderung an heutige Manipulatoren ist der zunehmend komplexere Aufbau der Fahrzeuge, der sich nur durch intelligente Unterstützung der ansonsten manuell betätigten Manipulatoren auffangen lässt. Eine derartig gesteigerte Funktionalität bringt konventionelle Hebevorrichtungen jedoch wirtschaftlich und technisch an ihre Grenzen. Auch verbrauchen deckenmontierte Manipulatoren wertvollen Bauraum, der sonst für die Materialzuführung genutzt werden könnte.

Sicher und flexibel

Eine Alternative wären Roboter. Diese waren bisher aber nicht sicher genug, um mit Menschen zusammenzuarbeiten. Doch es sind Lösungen in Sicht: Der Automatisierungsspezialist ABB bietet für seine Industrieroboter eine sicherheitstechnische Überwachung an – in Gestalt der Robotersteuerung IRC5 mit der Option Safemove. Dieses Feature erlaubt die personensichere Bewegungsüberwachung des Roboters und eröffnet neue Dimensionen der Kooperation von Mensch und Roboter, weil Roboter jetzt in unmittelbarer Nähe von Menschen sicher arbeiten können.

Der Assistenzroboter gestaltet so die menschliche Arbeit angenehmer, gesundheitsschonender und effizienter. Auch Umstellungen der Produktionslinie stellen den Assistenzroboter vor keine großen Probleme: Um die Linie umzurüsten, genügt es, den Roboter neu zu programmieren und eventuell das Werkzeug anzupassen. Zudem lassen sich durch den Einsatz eines Roboters manche Arbeitsschritte, wie das Abholen einer Baugruppe an die Linie, automatisch ausführen, obwohl Werker sich in der Nähe befinden können. Anschließende Arbeitsschritte, bei denen sich der Roboter ähnlich wie ein konventioneller Manipulator bedienen lässt, können wieder unter der direkten Regie des Werkers durchgeführt werden.

Optimale Arbeitsteilung

Die Arbeitsteilung zwischen Mensch und Roboter kann der Anlagenplaner optimal gestalten: Der Roboter trägt große Lasten und positioniert diese Teile genau und reproduzierbar – und garantiert so gleichbleibend hohe Qualität in der Produktion. Der Mensch bringt seine Fähigkeiten ein, die ihn als intelligentes, intuitives Wesen auszeichnen: Überblick, Anpassungsfähigkeit, Urteilsvermögen. Während beispielsweise der Werker dafür verantwortlich ist, wie weit teure Baugruppen wie Sitze oder Cockpit schon an den vorgesehenen Platz herangerückt sind, kümmert sich der Assistenzroboter um die Details des komplexen Einbauvorgangs und verhindert Kollisionen mit der Automobilkarosserie, da ihm der Raum, in dem er sich bewegen darf, vorher einprogrammiert wurde.

Automation nach Maß

Anlagenplaner können jetzt neue Produktionskonzepte verwirklichen, ein gleitender Automatisierungsgrad wird möglich. Möglich werden überschaubare, halb automatisierte Handhabungsprozesse, die sich wegen des Aufwands an Sensorik und Steuerungstechnik nicht voll automatisieren lassen. Die Kombination aus roboterbasierter Handhabung und menschlicher »Sensorik« ermöglicht so qualitativ hochwertige und zugleich wirtschaftlich optimierte Produktionsprozesse.

Ein Testsystem im Roboterlabor des ABB-Forschungszentrums in Ladenburg besteht aus einem Industrieroboter des Typs IRB6640 mit IRC5-Steuerung, ausgestattet mit der Option Safemove, einem Greifer mit angebautem Bedienpult, einer Aufnahmestation, die modellhaft die Zustellung der Sitze darstellen soll, sowie einer Automobilkarosserie zum Einbau des Sitzes. Zur Umsetzung des Verfahrens entlang einer virtuellen Schiene benötigt ABB lediglich Standardfunktionen seiner Robotersteuerung. Die Bahn für diese virtuelle Schiene wird im Roboterprogramm als Liste von Bahnpunkten gespeichert. Über einen Joystick am Bedienpult teilt der Bediener dem System seine Wunschgeschwindigkeit mit, die durch die unabhängig agierende Bewegungsüberwachung von Safemove auf maximal 250 Millimeter pro Sekunde begrenzt wird.

Viele Möglichkeiten

Der Einsatz eines Industrieroboters als Produktionsassistent in direkter Kooperation mit Menschen ermöglicht es damit, eine Vielzahl von Produktionsprozessen effizienter, ergonomisch günstiger und für den Werker weniger gefährdend zu gestalten. Beispiele finden sich etwa in Montage, Verpackung und Palettierung oder auch in Gießereien.

Der Auto-Assistent

Die Robotersteuerung IRC5 von ABB erlaubt die vollsynchrone Steuerung von bis zu vier Robotern. Der Aufbau mit logischer und physikalischer Trennung von Bewegungssteuerung, Achsantrieben und Prozesssteuerung vereinfacht die Integration in ein Anlagenlayout. Die Option Safemove erlaubt personensichere Bewegungsüberwachung und den sicheren Einsatz von Menschen im Arbeitsfeld des Roboters.

Erschienen in Ausgabe: 03/2009