Zweiarmroboter Automatisieren, was bisher nicht zu automatisieren war

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Einfach automatisieren? Nicht mal eben so aus dem Handgelenk, wie die Gewindemontage beim schwedischen Hersteller CEJN zeigt. Hier entlastet jetzt der kollaborative Roboter Yumi bei der Montage von feinen Gewinden zwischen den Teilen.

Das Unternehmen CEJN gilt als ein führender schwedischer Hersteller von Schnellverschlusskupplungen. Die Komponenten werden etwa zum Verbinden von Luft-, Gas- und Hydraulikleitungen in der Automobilherstellung, in Brandschutzaus­ rüstungen, in Windkraftanlagen und in der Landwirtschaft eingesetzt. CEJN hat bereits vor mehreren Jahren Industrieroboter in der Fertigung und Intralogistik installiert. Eine Aufgabe war jedoch schon immer schwierig zu automatisieren und für Menschen zudem ergonomisch anspruchsvoll: die Positionierung und Montage von feinen Gewinden zwischen den Teilen. Ein Großteil der Produkte von CEJN ist ähnlich konzipiert, und die Gewindemontage ist für menschliche Handgelenke stets unergonomisch. Deswegen hat CEJN nach einer Lösung gesucht, diesen speziellen Arbeitsschritt zu automatisieren.

Das Interesse von Filip Palmkvist, dem Betriebs- und Instandhaltungsleiter von CEJN, für den kollaborativen Zweiarmroboter Yumi von ABB war erstmals auf einer Messe geweckt. Im schwedischen Jönköping ließ ABB den Cobot Seite an Seite mit Menschen und ohne Schutzzäune Lampen montieren. Hier kam Filip Palmkvist die Idee, das Potenzial einer kollaborativen Anwendung bei CEJN zu erproben, um zu automatisieren, was vorher nicht automatisiert werden konnte.

Automatisierungshürden überwinden

Die Zusammenarbeit von ABB Robotics und CEJN begann mit einer Pilotstudie im Collaborative Robot Test Center des Systemintegrators Robotdalen im schwedischen Västerås. Dort entwickelten die Expertinnen und Experten von ABB und Robotdalen eine Cobot-Applikation, die die spezifische Aufgabe bei CEJN ausführen kann. Dazu simulierten sie auf Basis der CEJN-Produkte eine komplette Anwendung für den kollaborativen Roboter Yumi, testeten sie und passten sie an.

Für die Pilotstudie war der 3D-Druck von entscheidender Bedeutung: Die verschiedenen Greifer des Roboters konnten so jeweils passend zur Anwendung gedruckt werden. Das ermöglichte ein präzises Testen und eine Feinjustieren der Greifarme. Die Finger, die das Team während des Pilotprojekts entwickelt hat, werden noch heute in der Produktion angewendet.

Das Projektteam hat auch ein Bildverarbeitungssystem in die Automatisierungslösung integriert. So wird sichergestellt, dass der Roboter die Einzelteile korrekt lokalisiert und in gleichbleibend hoher Qualität montiert. Nach der Validierung des Konzepts hat sich CEJN dafür entschieden, den Produktionsschritt mithilfe des kollaborativen Roboters Yumi zu automatisieren. „Sie erstellten auf Basis unserer Produkte eine vollständige und fertige Anwendung. Dies ermöglichte es uns zu sehen, wie der Roboter in unserem Betrieb funktionieren würde“, erinnert sich Filip Palmkvist.

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Eine integrierte Kamera in jeder Hand

Im realen Produktionsalltag erweist sich Yumi als Multitalent, wenn es um die Montage der hydraulischen Kupplungen geht. Dazu muss der Roboter zunächst ein Gewinde verorten, das sich zwischen zwei Stahlteilen befindet. Mit einer integrierten Kamera in jeder Hand erkennt Yumi die Teile, nimmt sie und montiert eine kleine Halterung und einen O-Ring, was in allen Kupplungen als Abdichtung dient.

Um sicherzustellen, dass Halterung und O-Ring richtig montiert sind, führt die Applikation mittels Kamera und Bildverarbeitung eine Sichtprüfung durch. Anschließend lokalisiert Yumi das Gewinde und setzt die Teile zusammen. Die Kameras in den Armen von Yumi werden also für drei Arbeitsschritte benötigt: zuerst erkennt der Cobot die Teile, dann montiert er sie und schließlich führt er die Qualitätssicherung durch.

Um die Mitarbeitenden auf die Zusammenarbeit mit ihrem neuen Roboterkollegen vorzubereiten, hat CEJN eine Arbeitsstation auf Rädern gebaut. „Wir wollten zeigen, dass der Roboter keine Bedrohung ist, sondern ein zuverlässiger Arbeitskollege, der ihnen zu mehr Produktivität verhilft und gleichzeitig die weniger attraktiven Aufgaben übernimmt“, erzählt Gunnar Hellichius, Produktionsleiter bei CEJN. „Das kam sehr gut an. Heute kommen Mitarbeitende und fragen, ob sie auch bald Hilfe vom Roboterkollegen bekommen werden.“

Als Treiber für Cobot-Projekte gilt generell der Wettbewerb, auch im Kupplungssektor. Deswegen versuchen die Akteure der Branche, ihre Effizienz zu steigern und ihre Mitarbeitenden vor Überlastungsschäden zu schützen. Mit dem Einsatz von Yumi verbessert CEJN laut ABB die Arbeitsumgebung der Mitarbeitenden. Der Cobot könne außerdem dazu beitragen, dass die Produktion in Schweden, einem Land mit hohem Lohnniveau, wirtschaftlich rentabel bleibt und die Gesamtkosten der Herstellung sinken.

Wettbewerbsfaktoren in Schweden

CEJN kann dank des Cobots die Entwicklung und Produktion in ihrer Hauptniederlassung im schwedischen Skövde sichern. „Wir arbeiten jetzt mit flexiblen Arbeitsplätzen. Wenn wir eine niedrige Stückzahl produzieren, kann eine Monteurin oder ein Monteur an der Arbeitsstation stehen und arbeiten. Steigt das Volumen, können wir einen kollaborativen Roboter parallel zum Mitarbeitenden einsetzen“, erklärt Gunnar Hellichius. „So schaffen wir Flexibilität zwischen hohen und niedrigen Stückzahlen und senken unsere Kosten für mittlere und höhere Volumina.“

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* *Jens Philipp Mehnert ist Manager Sales, Consumer Segments and Service Robotics bei der ABB AG

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