Cobot optimiert Handling in der Montage

FKT ist ein zertifizierter Entwicklungs- und Systemlieferant im Premiumsektor der Automobilindustrie. Als mittelständisches Familienunternehmen mit 200 Mitarbeitern liegt der Tätigkeitsschwerpunkt im Bereich der Entwicklung, Produktion und Montage von Beschattungssystemen, Cargo Management-Systemen, Laderaumabdeckungen und Windschotts für Cabrios. Dabei steht eine hohe Fertigungstiefe im Vordergrund. Neben der firmeninternen Entwicklung und Betriebsmittelkonstruktion werden auch alle Kunststoffkomponenten auf den hauseigenen Spritzgussmaschinen hergestellt.  

Durch die Vielzahl an komplex zu montierenden Produkten und wegen schwankender Abrufzahlen wird der Montageprozess bis dato zum größten Teil händisch durchgeführt. Eine produktspezifische Montageautomation würde deutlich aufwändigere Betriebsmittel bedeuten, welche gleichzeitig bei Erreichen des EOP (End-of-Production) nicht mehr weiterverwendet werden können. Aus den genannten Gründen ist für die Firma FKT diese Art der Montageautomation daher meist unrentabel. Der immer angespanntere Arbeitsmarkt macht es jedoch zunehmend schwieriger Personal für die Montage zu finden. Folglich müssen die Montageprozesse effizienter und im besten Fall mit geringerem Personaleinsatz durchgeführt werden können, wobei die Prämissen maximale Flexibilität und minimaler Kosteneinsatz eingehalten werden müssen. Dies kann erreicht werden, indem einfache Handlingsaufgaben durch einen Cobot übernommen werden, während die komplexen Tätigkeiten weiterhin durch den Menschen mit dem flexibelsten Endeffektor, der Hand, übernommen werden.

Speziell zwei Tätigkeiten wurde hier durch die Kollegen aus der Produktion hervorgehoben, das Plasmabehandeln von Wickelrohren als ein reiner Handlingsvorgang und die Nacharbeit von mit Kunststoff hinterspritzten Edelstahlblenden mit geradlinigem Schliffbild. Im ersten Fall werden durch den Mitarbeiter Wickelrohre einer Anlage zugeführt und nach erfolgreicher Plasmabehandlung wieder entnommen und in einem Behälter abgelegt. Im zweiten Fall müssen Edelstahlblenden bei gleichmäßigem Anpressdruck mit einem Schleifvlies in einer geradlinigen Bewegung nachgeschliffen werden.

Um diese Tätigkeiten ohne bzw. mit minimalem Mitarbeitereinsatz zu realisieren, wurde nach einer flexiblen und einfach zu handhabenden Lösung gesucht.

Bei der Recherche stieß das Team unter anderem auf kollaborative Roboter (Cobots) welche auch ohne tiefgehende Vorkenntnisse einfach in Betrieb zu nehmen sind. Daraufhin wurden verschiedene Anbieter und Hersteller von Cobots verglichen. Nach einer Live-Demo bei FKT und durch das stimmige Gesamtpaket mit einem „Plug-and-Play“ Ökosystem einschließlich der intuitiven Bedienung fiel die Wahl auf einen Universal Robots UR10e und UR5e.

Der UR10e wurde aufgrund seiner Reichweite für die Plasmaanwendung vorgesehen. In einem Zeitraum von zwei Wochen wurde das Konzept erarbeitet. Die Anlage konnte an einem produktionsfreien Tag mit dem Cobot aufgerüstet und vollständig implementiert werden, sodass die Produktion am Folgetag mit Cobot-Unterstützung fortgeführt werden konnte.  Alle bestehenden als auch neue Komponenten und Sensoren wurden über die interne Steuerung des UR10e eingebunden. Folglich war keine zusätzliche SPS notwendig. Die Vereinzelung der Wickelrohre erfolgt hierbei über eine schiefe Ebene mit angeschlossener Entnahmeposition für eine Robotiq Hand-E. Diese nimmt das Wickelrohr auf und führt es abgestimmt auf den Rollenfördermechanismus der Plasmaanlage ein. Während der Plasmabehandlung des Wickelrohrs verlagert sich der Greifer auf die Entnahmeseite, um das fertig behandelte Wickelrohr in einer wieder auf den Rollenfördermechanismus abgestimmten fließenden Bewegung zu entnehmen. Anschließend wird dieses mittels Palettierfunktion in einem Behälter zur weiteren Montage abgelegt. Durch den Einsatz des UR10e konnte mit zwei anstelle der im Vorfeld drei benötigten Mitarbeiter eine Steigerung der Ausbringungsmenge um 20% erreicht werden.

Der UR5e wurde neben einer Bauteilaufnahme für die Edelstahlblenden auf einem mobilen Nacharbeitstisch montiert. Statt eines Greifers wurde eine Aufnahme für den Schleifklotz am Flansch angebracht. Ein Mitarbeiter legt die zu bearbeitenden Teile in die Bauteilaufnahme und startet über einen Tastendruck den Schleifvorgang. Im Anschluss führt der UR5e bei gleichbleibendem Anpressdruck den linearen Schleifvorgang durch. Sobald der Nacharbeitsvorgang abgeschlossen ist, wird dies dem Mitarbeiter über eine Signalampel mitgeteilt. Alle benötigten elektrischen Komponenten wurden ohne zusätzliche SPS über die interne Steuerung des UR5e angeschlossen.

Durch den Einsatz des UR5e konnte die Quote an erfolgreich nachgearbeiteten Edelstahlblenden merklich erhöht werden. Gleichzeitig wurde der Durchsatz an Nacharbeitsteilen erhöht, da der Mitarbeiter während des automatisierten Schleifprozesses bereits die fertiggestellten Teile verpacken und die nächsten Teile vorbereiten kann.