Eine Publikation der Swissprofessionalmedia AG
Ausgabe 11/2016, 11.11.2016

Grün auf dem Prüfstand

Kollaborative Roboter sollen dem Menschen die Arbeit erleichtern. Der Autohersteller Audi testet das kollaborative Modell Fanuc «CR-35iA» in der Technologieentwicklung in Ingolstadt. Dabei wird gemessen, welche Kräfte beim Manipulieren von Bauteilen effektiv wirken.

(msc) Audi gibt bei kollaborativen Robotern längst Gas. Schon 2013 haben die Ingolstädter solch einen Roboter in die Produktion geschickt. Dort trägt der Roboter Kleberaupen auf. Jetzt steht der grüne «CR-35iA» auf dem Prüfstand von Johann Hegel. Hegel ist Leiter Technologieentwicklung Montagen in Ingolstadt. Sein interdisziplinäres Team hat dem Fanuc-Roboter eine Aufgabe gestellt, von deren erfolgreicher Lösung viel abhängt.

Hintergrund: In der seit Februar 2016 geltenden ISO/TS 15066 «Robots and robotic devices – collaborative robots» sind für den Robotereinsatz erlaubte Kräfte spezifiziert. Die gilt es nun zu prüfen. Zu den Untersuchungen gehören Messreihen mit unterschiedlichen Bewegungsprofilen des Roboters, mit diversen Bauteilgewichten und Bauteilgeometrien.

Johann Hegel will wissen, «was die unterschiedliche Ausstattung für die dann auftretenden Belastungen heisst.» Dazu nutzen die Spezialisten ein Messgerät, das mit Lizenz des Instituts für Arbeitsschutz der Deutschen Gesetzlichen Unfallversicherung (IFA) gebaut wurde.

Die Auswahl an Robotern ist inzwischen ansehnlich. Eine Präferenz, welches System die grössten Chancen birgt, hat Hegel nicht: «Das kommt auf den Einsatzfall an. Jetzt haben wir zwar eine Lösung für eine Traglast von 35 Kilogramm, aber wenn wir darüber hinausgehen wollen, müssen wir uns etwas anderes überlegen.» Wie etwa in der Heckklappenmontage, wo Bauteil und Greifer das 35- Kilogramm-Limit deutlich übersteigen. Hier kommt ein System zum Einsatz, das Fanuc als Dual-Check-Safety, kurz DCS, für solche Zwecke parat hat.

Thomas Schraml, MRK-Spezialist in der Technologieentwicklung, gibt zu bedenken, dass in Fällen wie Heckklappe oder Tür nicht nur der Roboter, sondern auch das Bauteil betrachtet werden muss. In einem solchen Fall kommen bislang eine Abschaltung des Arbeitsraumes über Laserscanner, geschaltete Schutzgitter oder Trittmatten als Lösungsansatz in Frage.Vergleicht man diese Lösungsansätze, ist der kollaborative Roboter die konsequent fortgesetzte Entwicklung. Menschen bei der Arbeit kognitiv oder physisch zu unterstützen, ist eine zukunftsweisende Aufgabe – auch aufgrund der demografischen Entwicklung. Deshalb wird der grossflächige Einsatz nicht mehr lange auf sich warten lassen.

Die Aufgaben sind da, insbesondere bei höheren Traglasten: «Wenn ich heute einen 35-Kilogramm-Roboter brauche, weiss ich, dass es ein fertig entwickeltes Produkt gibt.» Hier habe Fanuc derzeit noch ein Alleinstellungsmerkmal. So wird mit dem CR-35iA das Handling schwerer Bauteile bei einer relativ grossen Reichweite von über 1,8 m untersucht. Doch ein Produkt ist noch keine Praxis. Zu erproben sind vor allem Applikationen, also Roboter samt Greifer und Bauteil. Da ist noch einiges zu tun.

Grundsätzlich positiv beurteilen die Entwickler, dass es sich beim CR-35iA um einen Standardroboter handelt: «Das vereinfacht den Einsatz, zumal auch die grundsätzliche Anbindung von solchen Robotern bereits gelöst ist.» Komponenten seien bekannt und erprobt. Bevor jedoch ein solcher Roboter tatsächlich ans Band darf, muss die Serienstreuung ermittelt werden. Ralf Winkelmann, Leiter des Automotive Centers bei Fanuc: «Das ist ein Kriterium, das unsere grünen Roboter erfüllen, denn die Mechanik und wesentliche Baugruppen wie Motoren stammen aus der Serie. Und unterliegen damit der eigenen Qualitätskontrolle.»

Entspannt betrachtet Hegel das zum CR-35iA – und anderen grünen Robotern von Fanuc – gehörende iPendant und die Bedienoberfläche: «Wir haben viele Leute, die im Umgang mit Robotern versiert sind und die Bedienung über die konzernweit einheitliche Oberfläche beherrschen.» Auf dieser Basis lassen sich neue MRK-Funktionen leicht dazulernen.

Das Bedienpanel ist also nicht die grosse Herausforderung. Akzeptanz zu wecken, setzt viel früher an. Hegel: «Das ist eine neue Technologie. Da war es uns von Anfang an wichtig, Vertrauen aufzubauen und die Kolleginnen und Kollegen von Anfang an mitzunehmen.» Bei MRK-Schulungen wird bei Audi immer darauf geachtet, dass ein tatsächlicher Kontakt zwischen Mensch und Roboter per Hand zustande kommt. Die Botschaft dabei: Der Roboter bleibt ohne Folgen stehen, wenn es einen Kontakt gibt.

Gut für Fanuc, dass man mit «Roboguide» eine eigene Simulationssoftware hat. Das allerdings weckt Wünsche und Forderungen. Für die praktische Nutzbarkeit der Software wird es darauf ankommen, ob der von Fanuc eingeschlagene Weg konsequent fortgesetzt wird, also «Roboguide» so praxisnah wie möglich ist. Gerade bei MRK-Anlagen sei es wichtig, auch Umgebung und Bauteil berücksichtigen zu können. Und weil Johann Hegel gerade bei seinen Wünschen ist: «Wenn die Simulation dem Konstrukteur gleich signalisieren kann, wo die Herausforderungen liegen, und ob sich eine Veränderung positiv auswirkt oder nicht, könnte man schon bei der Modellierung einer Anlage ein Maximum herausholen.»

Hegel sieht Erweiterungsbedarf für die CR-Baureihe, denn mit einem grünen Robotermodell alleine wird Audi nicht alle Anwendungsfälle abdecken können. Der Start einschlägiger Fertigungsassistenzsysteme ist bei Audi konsequent geprägt: «Wir forcieren dort, wo wir uns den grössten Nutzen versprechen und das angemessen im Sinne von Mitarbeiterfreundlichkeit, Sicherheit und technischem Fortschritt umsetzen können.»

Fanuc Switzerland GmbH
2504 Biel/Bienne, Tel. 032 366 63 63
info@fanuc.ch

Prodex Halle 1.0 Stand B40



Zu den Untersuchungen von Johannes Hegel (links) und Thomas Scharml gehören Messreihen mit unterschiedlichen Bewegungsprofilen des Roboters. (Bilder: Foitzik)


Für die Messung der Kräfte drückt der «CR-35iA» mit einem Stempel auf eine zum Messgerät gehörende Folie.