Cobot @ work

In der Fertigungslinie für Abkantwerkzeuge bei Trumpf hatte man sich zum Ziel gesetzt, einfache und wiederkehrende Aufgaben auf Roboterlösungen zu übertragen, um so die eigenen Mitarbeiter entlasten und für anspruchsvollere Tätigkeiten einsetzen zu können.

„Aufgabe der neuen Roboterlösung bei Trumpf ist das Beschicken eines Beschriftungslasers mit Biegewerkzeugen, ohne dass dabei der Roboter vom Menschen abgeschottet arbeitet. Im Gegenteil, das Miteinander ist das Ziel“, erklärt Alexander Barth, Bereichsleiter Automation bei Schmachtl, die Aufgabenstellung. „Die Zu- und Abführung der Barren erfolgt dabei manuell mittels Transportwagen. Die Standardbarren, die etwa 80 % des gesamten Produktionsvolumens ausmachen, sollte der Roboter in die Markierlaser einlegen, die restlichen 20 % Sonderbarren nach wie vor ein Mitarbeiter. Die große Herausforderung dabei war die Integration eines Roboters in eine bestehende Infrastruktur, ohne diese großartig verändern oder anpassen zu müssen“, führt der Projektleiter weiter aus. Der Roboter sollte sich also in die bestehende Produktionsumgebung wie ein menschlicher Kollege einfügen und so die Mitarbeiter unmittelbar entlasten.

Der Roboter nimmt einen Barren zur Bearbeitung aus dem Transportwagen.

Sensitive kollaborative Lösung

Die Basis der gewählten Roboterlösung bildet ein Kuka LBR iiwa-Roboter. „Einfach ausgedrückt erhielt der Roboter eine Art Tastsinn. Das war möglich durch das Verwenden der ihm eigenen Kraftregelung“, erläutert Barth. „Dadurch kann der Roboter am Beginn der Fertigung sowohl den Entnahme- als auch den Abgabewagen sozusagen ertasten und ihn so in Referenz bringen.“ Auch die auf den Wagen befindlichen Werkzeugbarren werden auf diese Art zum Greifen ertastet. Dieses Verfahren hat den Vorteil, dass weder die Wagen noch die darauf platzierten Werkzeugbarren hochgenau positioniert oder ausgerichtet werden müssen. Sie können wie bisher einfach im Arbeitsbereich platziert werden. Zur Überprüfung der Barrentype werden Gewicht und Abmessungen der Werkzeugbarren ausschließlich über die Sensorik des Roboters vermessen. In den Beschriftungslaser selbst legt der Roboter die Biegewerkzeuge ebenfalls mittels kraftsensitiver Regelung auf Anschlag.

Der Roboter legt einen Barren in den Beschriftungslaser.

Oberstes Gebot: Sicherheit

In der barrierefreien Zusammenarbeit zwischen Mensch und Maschine steht neben der Wirtschaftlichkeit das Gewährleisten der Sicherheit des Menschen an oberster Stelle. Bei Trumpf besteht das durchgängige Sicherheitskonzept aus der Verarbeitung unterschiedlicher Dynamik- und Kraftparameter in der Sicherheitssteuerung sowie einer selektiven Absicherung einzelner Arbeitsbereiche des Roboters. Ein intelligentes Kollisionsmanagement wie dieses erkennt jedoch Berührungen mit Menschen oder Gegenständen bereits bevor es zu einer Abschaltung durch die Sicherheitstechnik kommt. In Folge versucht das System durch unterschiedliche Rückzugs- und Ausweichstrategien, den Roboter an das eigentliche Ziel zu führen. Speziell dieses Kollisionsmanagement, auch als „graue Sicherheit“ bezeichnet, führt zu einer hohen Akzeptanz und Verfügbarkeit des Systems.

Akzeptierter Kollege Roboter

Durch die enge und konstruktive Zusammenarbeit von Trumpf und Schmachtl konnte die Lösung von der ersten Idee bis zur Inbetriebnahme in nur knapp sechs Monaten umgesetzt werden. Dank einfacher und intuitiver Bedienung sowie seiner hohen Zuverlässigkeit stößt „Kollege Roboter“ bei den Mitarbeitern der Firma Trumpf auf hohe Akzeptanz. „Bereits kurz nach Produktionsstart mit der neuen Roboterlösung sind wir guter Dinge, dass die gewünschte Produktivitätssteigerung erreicht werden kann. Daher diskutieren wir auch schon die nächsten Einsatzmöglichkeiten für kollaborative Roboterlösungen“, schmiedet Trumpf Produktionsleiter DI (FH) Mario Urmann bereits Pläne für die Zukunft.