KUKA-Roboter ermöglichen die Zusammenarbeit zwischen Mensch und Roboter in der Qualitätssicherung

Qualität durch Mensch und Roboter

| Redakteur: Silvano Böni

Zwei KUKA-Roboter aus der KR-Quantec-Serie vom Typ KR 210 R2900 prime in der Konsolen-Ausführung sorgen bei BMW in Landshut für einen optimalen Prüfvorgang der Kurbelgehäuse.
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Zwei KUKA-Roboter aus der KR-Quantec-Serie vom Typ KR 210 R2900 prime in der Konsolen-Ausführung sorgen bei BMW in Landshut für einen optimalen Prüfvorgang der Kurbelgehäuse. (Bild: Kuka)

MRK-Systeme hat sich auf Mensch-Roboter-kooperierende Lösungen spezialisiert und ermöglicht die direkte Zusammenarbeit zwischen Mensch und Roboter – ohne Schutzzaun. So auch im BWM-Werk in Landshut, in welchem die Qualitätssicherung der Kurbelwellengehäuse teil-automatisiert wurde.

Das BMW Group Werk Landshut unterhält eine der modernsten Leichtmetallgiesse­reien der Welt. Ob Drei-, Vier-, oder Sechszylinder-Motoren, für sämtliche Modelle der BMW-Flotte werden hier die Kurbelwellengehäuse gefertigt. Für die Qualitätssicherung der Kurbelwellengehäuse sollte der Prozess im Werk Landshut automatisiert werden. Allerdings kann die Qualitätssicherung nicht vollständig automatisiert werden, es bedarf weiterhin des geschulten Blicks der Mitarbeiter. Deswegen lautete der Auftrag an die MRK-Systeme GmbH: eine Anlage zu entwickeln, in der Mensch und Roboter direkt zusammenarbeiten. Das schont die Gesundheit der Mitarbeiter, die nun nicht mehr die schweren Bauteile bewegen müssen. «Die Mensch-Roboter-Kollaboration sorgt für die ergonomische Entlastung der Mitarbeiter von BMW», erklärt Michael Mohre, verantwortlich für den Bereich Operations bei der MRK-Systeme GmbH und massgeblich an der Installation der Automatisierung beteiligt. Seit nunmehr eineinhalb Jahren stehen zwei identische Applikationen mit jeweils einem KUKA-Roboter für hohe Traglasten aus der KR-Quantec-Serie vom Typ KR 210 R2900 prime K – das K steht für die Konsolen-Ausführung des Roboters – an der Produktionslinie im bayrischen Landshut. Jeweils ein Mitarbeiter steuert dabei mittels Joystick die Bewegungen des Roboters, um in einer angenehmen Körperhaltung die Bauteile auf Fehler zu prüfen.

Jedes Kurbelwellengehäuse wird geprüft

Über ein Förderband werden alle produzierten Kurbelwellengehäuse in den Arbeitsbereich angeliefert. Je nach Bauart (Drei-, Vier- oder Sechszylinder) wählt die überlagerte Steuerung das entsprechende Programm zur Bewegungssteuerung des Roboters aus. Erreicht das Kurbelwellengehäuse den Arbeitsbereich des Roboters, steuert der Werker mittels Joystick dessen Bewegungen. Der Roboter bewegt sich dabei auf einer vorgegebenen Bahn zu dem Gehäuse, schliesst den Greifer und reicht das Bauteil dem Werker an. Nun prüft es der Arbeiter mittels Kaltlichtlampe auf Fehler. Währenddessen hält der Roboter das rund 30 kg schwere Bauteil sicher in der für den Mitarbeiter optimalen Höhe. Hat der Werker den Prüfvorgang abgeschlossen, fährt er den Roboter samt Gehäuse zurück zum Förderband und legt es ab. Beendet ist der interaktive Prüfvorgang mit einem Knopfdruck. Damit dokumentiert der Mitarbeiter, ob das Bauteil «in Ordnung» oder «nicht in Ordnung» ist.

Die Anforderung: so sicher und benutzerfreundlich wie möglich

Bei der direkten Zusammenarbeit zwischen Mensch und Maschine steht die Sicherheit der Mitarbeiter an erster Stelle. Drei voneinander unabhängige Sicherheitsvorrichtungen sorgen für maximale Sicherheit am Arbeitsplatz. Die Absicherung besteht aus einer speicherprogrammierbaren Steuerung (Safe-SPS), die auch den Greifer sicher steuert, einer sicheren Robotersteuerung, die den Roboter nur bestimmte Geschwindigkeiten in Arbeitsräumen ausführen lässt, sowie einem Zustimmtaster. Damit sich der Roboter überhaupt bewegt, muss der Mitarbeiter den Taster gedrückt halten. Lässt er los, stoppt der Roboter augenblicklich. Für die praktikable Mensch-Roboter-Kollaboration (MRK) ist darüber hinaus eine einfache Bedienung entscheidend. Bei der Umsetzung wurde darauf geachtet, dass sowohl Rechts- als auch Linkshänder einfach den Roboter steuern können. Ferner ist die Steuerung des Roboters intuitiv beherrschbar. Drückt oder zieht der Mitarbeiter den Joystick-Griff nach vorne/hinten, bewegt sich der Roboter in eine parametrierte Richtung. Drückt er ihn nach links oder rechts, orientiert sich der Roboter ebenfalls entsprechend um. Über ein Daumenrad kann zudem die Höhenverstellung des Kurbelgehäuses relativ zum Werker vorgenommen werden.

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