Beim Gebäudetechnik-Hersteller Jung arbeiten Mensch und Maschine erfolgreich zusammen Teilautomatisierte Montage dank UR-Robotern

Um flexibler auf immer individuellere Kundenwünsche reagieren zu können und Mitarbeiter bei der Arbeit mit filigranen Kleinteilen zu entlasten, teilautomatisiert die Albrecht Jung GmbH und Co. KG ihre Produktion in Lünen mithilfe kollaborierender Roboterarme von Universal Robots. Heute verrichten gleich acht der vielseitig einsetzbaren Roboter ihren Dienst beim sauerländischen Spezialisten für Elektroinstallationstechnik.

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Hoher gestalterischer Anspruch und Ingenieurskunst sind bei der Albrecht Jung GmbH und Co. KG untrennbar miteinander verbunden. Diese hohen Standards machen das Unternehmen zum Premiumhersteller klassischer Elektroinstallationen und intelligenter Gebäudetechnik mit einem umfangreichen Portfolio an Schaltern, Steckdosen, Dimmern, Wächtern und Steuerungssystemen. Die Jung-Produkte sind im Berliner Bundeskanzleramt oder der Münchner Allianz Arena genauso zu finden wie in privaten und gewerblichen Bauten in aller Welt. Als einer der wichtigsten Arbeitgeber der Region sichert der Betrieb an seinem Hauptsitz in Schalksmühle und am Standort Lünen bei Dortmund rund 1200 Arbeitsplätze. Fortschritt und Tradition gehen dabei seit der Gründung durch Albrecht Jung im Jahr 1912 Hand in Hand: Sie motivieren das Familienunternehmen von Beginn an zur Suche nach zeitgemässen Lösungen orientiert an den Bedürfnissen des Menschen.

Optimierung der gesamten Wertschöpfungskette

Die Aufgeschlossenheit des Mittelständlers gegenüber Innovationen manifestiert sich nicht nur in einer stetigen Verbesserung seiner Produkte. Aufgrund der steigenden Anforderungen des Marktes ist Jung bestrebt, seine gesamte Wertschöpfungskette so zu optimieren, dass alle darin anfallenden Aktivitäten bestmöglich aufeinander abgestimmt sind. «Wir richten unsere Fertigung schon seit 15 Jahren an Lean-Prinzipien aus», erklärt Produktionsleiter Mario Schäfer während eines Rundgangs durch die Werkshalle in Lünen, in der sich mehr als 50 Fliessfertigungsinseln befinden. «Dafür verfügen wir über ein eigenes Team, das sich intensiv mit Optimierungsmöglichkeiten beschäftigt. Um unsere Produktion möglichst verschwendungsarm zu gestalten und flexibel auch kleine Losgrössen herstellen zu können, sind wir stets auf der Suche nach modernsten Fertigungsverfahren. So wurden wir auf die kollaborierenden Roboter von Universal Robots aufmerksam.»

Manuserv-Projekt ebnet Weg in die MRK

Kollaborierende Roboter – auch Cobots genannt – können nach erfolgreich abgeschlossener Risikobeurteilung ohne Schutzzaun Seite an Seite mit dem Menschen arbeiten. Beide Parteien ergänzen einander bei der Mensch-Roboter-​Kollaboration (MRK) in ihren Fähigkeiten: Während Cobots körperlich belastende oder monotone Arbeiten übernehmen, überwachen ihre menschlichen Kollegen die Produktion und können sich anspruchsvolleren Tätigkeiten widmen. «Wir haben bereits Erfahrungen mit traditionellen Industrierobotern gesammelt», erzählt Schäfer. Jung setzt sie seit dem Jahr 2000 bei der Montage verschiedener Einzelkomponenten zu Fertigteilen ein. Sie sind für eine einzige feste Aufgabe programmiert und durch Sicherheitssysteme vom Menschen abgeschottet. «Diese Roboter sind in Anschaffung und Wartung relativ teuer und eignen sich nur für grosse, immer gleiche Produktionsserien. Für ihre Programmierung sind wir auf externe Experten angewiesen. MRK-Anwendungen versprechen dagegen weitaus mehr Flexibilität – und davon wollten wir uns selbst überzeugen.» Um den Weg hin zur MRK und in die Industrie 4.0 nicht allein beschreiten zu müssen, beteiligte sich Jung als einer von mehreren Pilotanwendern am Manuserv-Forschungsprojekt. «Bei dem Programm ging es darum, mithilfe einer Software zu klären, ob eine Teilautomatisierung der Fertigung für uns überhaupt zu empfehlen ist – und wenn ja, an welchen Stellen der Produktionslinie», so der studierte Maschinenbauer. «Nach einer Simulation am Computer haben wir unseren ersten UR-Roboter, einen UR5, vom regionalen Vertriebspartner Dahl Automation bezogen. Wir haben ihn im Probebetrieb getestet und dann an einer Fertigungsinsel implementiert. Das war vor fünf Jahren.» Besonderes Augenmerk richtet Jung dabei auf das Flussprinzip: Mensch und Cobot sollen eine harmonische kollaborierende Einheit bilden, deren Tätigkeiten genau aufeinander abgestimmt sind. «Der Einsatz von Robotern ist für uns dann wirtschaftlich, wenn unsere Mitarbeiter nicht auf sie warten müssen und parallel weiterarbeiten können», betont Schäfer. «Bei den Cobots von UR ist dies garantiert.»

UR-Roboter kooperieren erfolgreich mit dem Menschen

Um mögliche Ängste vor einem Abbau von Arbeitsplätzen gar nicht erst aufkommen zu lassen, waren Belegschaft und Betriebsrat von Jung bei der Entwicklung der Automatisierungslösung von Anfang an mit an Bord. Der offene Dialog hat die Mitarbeiter von den Vorteilen des UR5 überzeugt. Das gilt auch für die Schichtarbeiterin, die an einem der Fliessfertigungsarbeitsplätze gemeinsam mit dem Roboterarm Smart Radios zum Wandeinbau montiert. Dazu legt sie ein fertig montiertes Netzteil in eine Aufnahme und startet den UR5, den das Unternehmen im Jahr 2013 als ersten seiner UR-Roboter implementiert hat, durch einen Auslöseknopf. Der Roboter setzt sich in Bewegung, nimmt das Netzteil mit seinem Zwei-Finger-Greifer auf und platziert es in einer Laserkammer, in der es auf der Vorder- und Rückseite gelasert wird. Im Anschluss entnimmt der UR5 das Teil und legt es in einer zweiten Aufnahme ab. Die Bedienerin faltet während des Laserns Versandkartons zusammen, reinigt fertig montierte Teile mit einem Tuch, packt sie in die Kartons und montiert parallel ein neues Netzteil. «Mir erleichtert der Roboter die Arbeit sehr», sagt sie zufrieden.

«Die Vorzüge des UR5 wurden in der Praxis sehr schnell deutlich», erläutert Schäfer. «Er ist einfach zu bedienen und führt die einprogrammierten Arbeitsschritte stets mit derselben Wiederholgenauigkeit aus. Ausserdem benötigt er nur wenig Platz. Das waren für uns entscheidende Argumente, weiter in die MRK zu investieren.»

Wenige Meter von ihrer Kollegin entfernt montiert eine andere Werkerin Lautsprecher für digitale Radios. Ein UR3-Roboter, der mit einem Schrauber ausgerüstet ist, unterstützt sie. Auf ihr Startsignal hin greift er zwei Schrauben aus einer Vereinzelung und befestigt eine vorgesteckte Leiterplatte in einem Kunststoffgehäuse. Anschliessend schraubt er Lautsprecher auf ein Kunststoffgitter. Die Arbeiterin legt dem Roboter die Teile dafür vor, entnimmt sie danach wieder und sorgt für einen ausreichenden Vorrat an Schrauben. Während der UR3 die Teile hochpräzise miteinander verbindet, ergänzt sie weitere Komponenten. «Früher musste ich die Schrauben per Hand befestigen», erzählt die junge Frau. «Das war oft eine Fummelei, denn sie sind recht klein – manchmal bin ich dabei abgerutscht. Die Arbeit ist für mich auch dank des UR3 sicherer geworden. Ausserdem spare ich pro Arbeitsgang wertvolle Zeit ein – und kann so wesentlich mehr Teile montieren.»

Vielfältig einsetzbar und sicher

Dass die Cobots von UR nicht nur bestens mit dem Menschen, sondern auch miteinander kooperieren, demonstriert Carsten Meise ein Stockwerk höher. Dort bereitet der Leiter Vorrichtungsbau und Instandhaltung mit Facharbeiter Daniel Wagener zwei UR5-Roboter für ihren Einsatz vor. Sie sind nebeneinander auf einer Fertigungsinsel positioniert und bearbeiten mehrere Gehäuseteile inklusive einer Leiterplatte. Nachdem der erste Roboter drei Komponenten durch Einrasten miteinander montiert hat, übergibt er dem zweiten das Teil. Dieser platziert es in einer Laserkammer, entnimmt und prüft es im Anschluss und legt es ab. Wenn wir die beiden Cobots in unsere Produktionslinie integrieren, werden hier insgesamt acht Roboter von Universal Robots ihre Arbeit verrichten», erklärt Meise. «Bei den meisten Applikationen arbeiten Mensch und Maschine miteinander zusammen.»

«Mit dem Kauf unseres ersten UR-Cobots erhielt ich eine eintägige Schulung bei Dahl Automation. Zudem habe ich weitere Aufbauschulungen im Trainingszentrum von Universal Robots in München absolviert. Danach konnte ich die Roboter von UR ohne Probleme selbstständig programmieren», ergänzt der gelernte Industriemechaniker Wagener. «Dank des Bedienpanels mit intuitiver 3D-Visualisierung ist das ganz einfach. Auch kleinere Störungen können wir selbst beheben.» Jung führt nicht nur die Programmierung, sondern auch die Konfiguration der Roboter mit den passenden Peripherieprodukten in Eigenregie durch. «Applikationen wie Zwei-Finger-Greifer, Sauggreifer oder Schrauber haben wir ganz einfach selbst zusammengestellt und implementiert. Einer unserer Verpackungsroboter ist zusätzlich mit einem Bildverarbeitungssystem ausgestattet, das ihm zeigt, wo sich die Abdeckungen von Schaltern befinden, die er aus einer Kiste abstapeln soll», fügt Meise hinzu.

Neben ihrer Anwendungsvielfalt zeichnen sich kollaborierende Roboter durch hohe Sicherheitsstandards aus. «Der Schutz unserer Mitarbeiter steht für uns an erster Stelle», hebt Fertigungsleiter Schäfer hervor. So wurden die Cobots von UR erst nach umfassender Vorbereitung im Werk in Betrieb genommen. Das Jung-Team hat die Roboterarme dazu mit Kraft- und Druckmessgeräten überprüft und für die Pick-and-Place-Anwendungen teilweise mit Greifern aus Hartgummi ausgerüstet. Entsprechend ISO/TS 15066 sind die Kräfte, die bei Berührungen mit den Maschinen auftreten können, auf ein für die Werker ungefährliches Mass beschränkt. Zudem wurden die Fertigungsinseln, an denen Mensch und Roboter miteinander arbeiten, mit zusätzlichen Sicherheitseinrichtungen versehen. Eine technische Dokumentation inklusive einer Betriebsanweisung dient als Leitfaden für den sicheren Umgang mit den UR-Cobots. Jung hat die CE-Kennzeichnung selbst durchgeführt und damit belegt, dass die Roboter von UR am Standort Lünen alle Sicherheitsnormen erfüllen. Aufgrund der erfolgreich abgeschlossenen Risikobeurteilung ist die körperliche Unversehrtheit der Beschäftigten bei der Arbeit mit den Roboterarmen stets gewährleistet.

Spitzentechnologie, die dem Menschen dient

Die Entscheidung für die Roboter von Universal Robots hat sich für Jung vielfach bezahlt gemacht. «Wir sind stolz darauf, unsere Produktion mit dieser Spitzentechnologie erfolgreich optimieren zu können. Kosten und Durchlaufzeiten senken wir durch die Cobots erheblich – mit dem Resultat einer schnellen Amortisation», sagt Schäfer am Ende seines Rundgangs und bilanziert: «Bei uns steht der Mensch im Mittelpunkt. Und zwar nicht nur, was unsere Kunden betrifft, denen wir aufgrund der hohen Präzision der Roboter unsere Produkte in der gewohnt hohen Qualität Made in Germany anbieten können. Auch das Wohl unserer Mitarbeiter liegt uns am Herzen. Die Roboter von UR unterstützen sie gezielt bei ihren Tätigkeiten. Die Handarbeit unserer Fachkräfte ist und bleibt unverzichtbar. Pioniergeist und Innovationsfreude sind unser Antrieb – so wie bei Universal Robots. Das macht UR für uns zum idealen Partner.» SMM

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