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Wenn der Roboter zum Mitarbeiter wird - Stäubli erprobt mobiles Robotersystem in der Montage

: Stäubli


Während vielerorts über Produktionsszenarien von morgen diskutiert wird, nimmt die Zukunft bei Stäubli still und leise Gestalt an. Hier arbeiten Werker und ein mobiles, autonomes Robotersystem in einem Pilotprojekt Seite an Seite.

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Die Safety-Skin ist eine berührungsempfindliche Oberfläche, die den Roboter wie eine Haut überzieht und für das sofortige Abstoppen der Fahrt bei direktem Kontakt mit dem Menschen sorgt.

Die Safety-Skin ist eine berührungsempfindliche Oberfläche, die den Roboter...

Es erinnert ein wenig an Science-Fiction, wenn HelMo morgens in der Montagehalle in Bayreuth seinen Dienst antritt. Das mobile Robotersystem navigiert selbständig zu seinem Arbeitsplatz, verringert seine Geschwindigkeit oder bleibt stehen, wenn ihm menschliche Kollegen zu nahe kommen, um dann seine Fahrt zielgerichtet fortzusetzen.

Heute stehen anspruchsvolle Montagearbeiten auf seinem Dienstplan, die ein hohes Maß an Präzision fordern. Dafür muss sich HelMo vorbereiten. In der Praxis sieht das so aus: Der Roboter positioniert sich selbst auf den Zehntelmillimeter genau, indem er sich über drei auf dem Arbeitsplatz fest installierte Messpunkte orientiert. Danach kann die Schicht beginnen.

Betrachtet man seine Aufgabe im Detail, wird schnell klar, warum die Belegschaft gerne dem Roboter den Job überlässt. Die Montage von Elektrosteckern für Kupplungssysteme ist an Monotonie kaum zu überbieten. Dazu müssen jede Menge Kontaktpins präzise in den Stecker eingedrückt werden. Es sind immer die gleichen Handgriffe: Pin aufnehmen, präzise positionieren, eindrücken – und das Pin für Pin, Stecker für Stecker, Stunde für Stunde. Dabei ist die Monotonie eine Sache, die Zunahme der Fehlerquote bei fortschreitender Arbeitsdauer eine andere.



„HelMo arbeitet auch unter solchen Bedingungen fehlerfrei. Er entlastet die Belegschaft von unliebsamen Arbeiten und gilt deshalb als überaus beliebter Kollege. Wir sehen in ihm
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HelMo übernimmt u. a. die monotone Aufgabe der Montage von Elektrosteckern für Kupplungssysteme. Es sind immer die gleichen Handgriffe: Pin aufnehmen, präzise positionieren, eindrücken.

HelMo übernimmt u. a. die monotone Aufgabe der Montage von Elektrosteckern...

tatsächlich weniger den Roboter, sondern mehr den Assistenten, der flexibel dort zur Stelle ist, wo er gerade gebraucht wird“, betont Stäubli Projektleiter Gerhard Geyer.

Mehr flexible Arbeitskraft denn Roboter

Schaut man dem Roboter bei der Steckermontage über die Schulter, wird klar, was Geyer meint, wenn er vom Assistenten spricht. HelMo bewegt sich am Arbeitsplatz mit der Selbstverständlichkeit einer menschlichen Fachkraft. Er greift ein nicht bestücktes Steckergehäuse und legt es präzise in eine Vorrichtung ein. Danach holt er einen Kunststoffbehälter mit den Pins aus dem Regal, fährt einen FlexFeeder an und leert die Pins auf das Band, auf dem diese vereinzelt werden. Jetzt greift er step by step die Pins ab und montiert sie schnell und präzise in den Stecker. Ist der Montagevorgang abgeschlossen, legt er das komplett bestückte Steckergehäuse ab und startet einen neuen Montageprozess.

Ist es heute die Steckermontage, kann es morgen die Teilebestückung einer Laserbeschriftungsanlage oder eine sonstige Aufgabenstellung sein, für die das mobile Robotersystem zum Einsatz kommt. Vorrangiges Ziel des laufenden Pilotprojekts ist es, HelMo produktiv und wirtschaftlich in bestehende Prozesse zu integrieren und dabei Erfahrungen für kommende Serieneinsätze zu sammeln. „Wenn HelMo voraussichtlich nächstes Jahr als Standardprodukt angeboten wird, wollen wir ihn natürlich hochflexibel für ein möglichst breites Aufgabenspektrum qualifizieren. Und er soll wie alle Stäubli Produkte mit hoher Verfügbarkeit und Prozesssicherheit
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Das Robotersystem kann entweder Aufgaben vollautomatisiert in High-Speed bei höchster Präzision erledigen oder bei Bedarf dem Menschen kollaborierend zur Seite stehen.

Das Robotersystem kann entweder Aufgaben vollautomatisiert in High-Speed bei...

an den Start gehen. Der Testbetrieb unter realen Bedingungen im eigenen Haus ist dafür sicherlich die optimale Voraussetzung“, verrät Stäubli Projektmanager Alexander Braun.

Stäubli TX2-90L inside

Beim mobilen Robotersystem HelMo setzt Stäubli auf einen Standardroboter der neuen TX2-Baureihe. Der sechsachsige TX2touch 90L verfügt über max. 15 kg Traglast und 1.200 mm Reichweite. Diese Maschine ist für die direkte Mensch-Roboter-Kooperation entwickelt. Um den hohen sicherheitstechnischen Anforderungen zu entsprechen, verfügt der Sechsachser über ein komplexes Safetypaket. Augenscheinliches Merkmal ist eine Safety-Skin. Diese berührungsempfindliche Oberfläche, die den Roboter wie eine Haut überzieht, sorgt für das sofortige Abstoppen der Fahrt bei direktem Kontakt mit dem Menschen.

Hinzu kommt die Sicherheitssteuerung CS9 mit jeder Menge weiterer Safety-Features, die sich über spezielle Funktionen wie Safe Speed, Safe Stop und Safe Zone/Safe Tool für jede Applikation speziell konfigurieren lässt. Ein integriertes Safetyboard überwacht dabei sämtliche Bewegungen des Roboters in Echtzeit. Jede Roboterachse verfügt über einen eigenen digitalen Sicherheitsencoder. Alle Sicherheitsfunktionen sind zertifiziert und erfüllen die strengen Anforderungen der Sicherheitskategorie SIL3-/PLe.

HelMo beherrscht alle Disziplinen

Mit diesen Eigenschaften bietet der TX2touch optimale
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HelMo bewegt sich am Arbeitsplatz mit der Selbstverständlichkeit einer menschlichen Fachkraft. Er holt einen Kunststoffbehälter mit den Pins aus dem Regal, fährt einen FlexFeeder an und leert die Pins auf das Band.

HelMo bewegt sich am Arbeitsplatz mit der Selbstverständlichkeit einer menschlichen...

Voraussetzungen für den mobilen Einsatz. HelMo kann völlig autonom fahren und navigieren, wobei er sein Umfeld permanent über drei integrierte Laserscanner überwacht. Das Robotersystem kann entweder Aufgaben vollautomatisiert in High-Speed bei höchster Präzision erledigen oder bei Bedarf dem Menschen kollaborierend zur Seite stehen. Für Applikationen ohne direkte Mensch-Roboter-Interaktion lässt sich HelMo auch mit einem Standardroboter TX2-90L ohne Safety-Skin ausrüsten.

Um seine Vielseitigkeit in der Praxis ausspielen zu können, ist HelMo modular aufgebaut. Für den mobilen Betrieb verfügt er über entsprechend großzügig ausgelegte Energiespeicher, die für Autonomie sorgen. HelMo erkennt selbst, wann seine Energiereserven zu Ende gehen und lädt sich eigenständig wieder auf. Während des Ladevorgangs steht der Roboter für stationäre Aufgaben weiterhin zur Verfügung. Um ein breites Aufgabenspektrum ausführen zu können, ist HelMo mit einem automatischen Werkzeugwechselsystem ausgerüstet.

„Die Werkzeugwechsler sind eine Grundvoraussetzung für den autonomen Betrieb. Dennoch zeigt sich bei der Steckermontage, wie entscheidend intelligente Greifersysteme sind. HelMo kann mit seinem Greifer alle Arbeitsschritte vom Einlegen der feinen Pins bis zum Handhaben der Steckergehäuse ausführen. Die Minimierung automatischer Greiferwechsel spart Zeit und macht das System noch effizienter“, betont Geyer.

Um HelMo künftig so vielseitig wie möglich im industriellen Umfeld einsetzen zu können, müssen insbesondere in der Konstruktion und in der Intralogistik die Weichen dafür gestellt werden. Nur dann lassen sich zukunftsweisende Mensch-Roboter-Produktionsstrategien
wie sie Stäubli derzeit in Bayreuth vorwegnimmt, erfolgreich umsetzen.

Die Safety-Skin ist eine berührungsempfindliche Oberfläche, die den Roboter wie eine Haut überzieht und für das sofortige Abstoppen der Fahrt bei direktem Kontakt mit dem Menschen sorgt.
HelMo übernimmt u. a. die monotone Aufgabe der Montage von Elektrosteckern für Kupplungssysteme. Es sind immer die gleichen Handgriffe: Pin aufnehmen, präzise positionieren, eindrücken.
Das Robotersystem kann entweder Aufgaben vollautomatisiert in High-Speed bei höchster Präzision erledigen oder bei Bedarf dem Menschen kollaborierend zur Seite stehen.
HelMo bewegt sich am Arbeitsplatz mit der Selbstverständlichkeit einer menschlichen Fachkraft. Er holt einen Kunststoffbehälter mit den Pins aus dem Regal, fährt einen FlexFeeder an und leert die Pins auf das Band.

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