Die Verschraubung der Pendelstütze in der Triebsatzvormontage ist eine ergonomisch ungünstige und anstrengende Routinearbeit. Denn das Bauteil, das bei Lastwechseln des Motors das Pendeln verhindert, liegt unterhalb vom Triebsatz – und damit an einer für den Menschen schwer zugänglichen Stelle. Ein typischer Anwendungsfall für Roboterapplikationen, die darauf ausgelegt sind, mit Menschen zusammenzuarbeiten und sie bei solchen Arbeiten zu entlasten. VW begann ab Mitte 2015, den Prototyp einer solchen Automationslösung zu testen – das Modul „bolt“ aus der KUKA flexFELLOW-Familie, basierend auf dem Leichtbauroboter LBR iiwa. Dabei handelt es sich um ein Komplettsystem für die Automatisierung manueller Schraubprozesse. Der große Vorteil der mobilen Kleinstanlage: Sie lässt sich nach Bedarf manuell an verschiedene Einsatzorte bringen. Anlagen lassen sich in fünf bis zehn Minuten in Betrieb nehmen, ohne dass die Linie aufwändig um- oder abgebaut werden muss. Im Kompetenzzentrum Technik und Innovation (KTI) im VW-Werk Wolfsburg wurde der KUKA flexFELLOW-bolt drei Monate erprobt und unter produktionsnahen Bedingungen zur Serienreife geführt. Seit Mitte Mai 2016 entlasten zwei Einheiten ihre menschlichen Kollegen an der Motorenaufrüstlinie für den Golf. Berührungsängste seitens der Mitarbeiter gab es keine. Dafür können Mensch und Roboter nun ihre jeweiligen Stärken voll ausspielen. Das Ergebnis: eine verkürzte Fertigungszeit.
Ergonomische, effiziente und sichere Montage
Die Komponenten für die Triebsatzmontage werden von fahrerlosen Transportsystemen (Automated Guided Vehicle, AGV) angeliefert. Dank seiner feinfühligen Eigenschaften kann der KUKA flexFELLOW selbständig die Position der Schrauben ertasten – auch dann, wenn das AGV nicht zentimetergenau an der Arbeitsstation anhält. "Die Positionsungenauigkeit der Transportsysteme wird durch die Programmierung des LBR iiwa kompensiert und durch eine taktzeitoptimierte sensitive Suchfahrt ertastet", erläutert Henning Borkeloh, Vice President Advanced Technology Solutions bei KUKA Systems. Die Mensch-Roboter-Kollaboration bedeutet ein großes Plus für die Ergonomie des Arbeitsplatzes, an dem die Mitarbeiter den Schrauber sonst in Kniehöhe bedienen müssen. Anders als sonst üblich sind Mensch und Roboter dabei nicht durch einen Schutzzaun getrennt. Während der Mitarbeiter den Starter verschraubt, arbeitet der KUKA flexFELLOW ganz in der Nähe parallel am selben Triebsatz. Durch die Momentensensorik erkennt er, wenn er einen Menschen berührt und hält sofort an. Zusätzliche Schutzsysteme sind nicht nötig. Zudem sind die Werkzeuge entsprechend auf die Zusammenarbeit von Mensch und Roboter ausgelegt. Da klassische Werkzeuge nur schwer oder mit reduzierter Geschwindigkeit eingesetzt werden können, entwickelte KUKA spezielle MRK-Applikationsmodule, die die notwendigen Sicherheitseigenschaften wie Abschaltfunktion, Steuerungsanbindung und Designmerkmale besitzen - wie der MRK-A-Schrauber, den der flexFELLOW-bolt bei der Triebvorsatzmontage verwendet. Dieser erfüllt die üblichen technischen Anforderungen, ist gleichzeitig aber leichter, runder und insgesamt sicherer als das reguläre Industrie-Pendant.
Kompakt und flexibel
Der KUKA flexFELLOW integriert alle notwendigen Komponenten: die kundenspezifische Robotersteuerung, eine Spannungsversorgung für den Schrauber, eine Ampel, um den Anlagenzustand zu visualisieren, sowie das Abschaltmodul. Dadurch ist er extrem kompakt. „In der Automobilindustrie gibt es keinen Platz für externe Systeme mit großem Schutzzaun“, sagt Henning Borkeloh. „Ein herkömmlicher Industrieroboter würde bis zu fünfmal so viel Platz benötigen wie der flexFELLOW – VW hätte die komplette Linie umbauen müssen.“ Hinzu kommt, dass es zunehmend wichtiger wird, eine breitere Variantenvielfalt zu bewältigen. Immer mehr Modelle laufen vom Band, der Produktlebenszyklus wird stetig kürzer. Anstatt eine Standardzelle abreißen zu müssen, lassen sich aus mehreren flexFELLOW-Einheiten ganze Systeme zusammen- und schnell wieder umbauen. Damit ist es möglich, Prozesse zu automatisieren, die weit über die konventionelle Industrierobotik hinausgehen. „Wandlungsfähige Montagesysteme mit MRK im Sinne der ‚Leanproduction-Idee‘ statt große Roboter hinter Zäunen, das ist unsere Vision“, so Henning Borkeloh.
