Siemens setzt in der Elektromotorenproduktion auf eine flexible KUKA-Zelle für die Mensch-Roboter-Kooperation

Der Unternehmensbereich Motion Control der SIEMENS Division Digital Factory (DF) mit Hauptsitz in Erlangen ist spezialisiert auf die Produktion leistungsfähiger Motoren, Umrichter und Steuerungen

Mit einem umfassenden Angebot an durchgängig integrierter Hard- und Software sowie technologiebasierten Services unterstützt die Division Digital Factory (DF) produzierende Unternehmen auf der ganzen Welt dabei, Flexibilität und Effizienz ihrer Fertigungsprozesse zu steigern und neue Produkte schneller auf den Markt zu bringen. Am Standort Bad Neustadt an der Saale betreibt Siemens eine Lead Factory für Elektromotoren. Dort werden unter anderem auch die Motoren für zahlreiche KUKA Roboter produziert.

Mit einer Expertise von mehreren Hunderttausend Elektromotoren und ca. 1700 Mitarbeitern ist die Lead Factory ein innovatives Beispiel für Hightech made in Germany. Jetzt unterstützt Siemens die Motorenproduktion in Bad Neustadt mit dem flexiblen KUKA Leichtbauroboter LBR iiwa, der auch Hand in Hand mit seinen menschlichen Kollegen in der Lead Factory zusammenarbeiten kann.

Der LBR iiwa übernimmt Handlingsaufgaben und Qualitätsprüfung.
Der LBR iiwa arbeitet bei Siemens Bad Neustadt Hand in Hand mit seinen menschlichen Kollegen in der Lead Factory

Automatisierung des Werkstück-Handlings

Im Rahmen der Herstellung von Statoren hat Siemens am Standort Bad Neustadt eine flexible Lösung gesucht, um die bisher händisch ausgeführte, einfache Tätigkeit der Weitergabe und Platzierung von Werkstücken automatisiert zu erledigen – bei hoher Qualität und dauerhafter Zugänglichkeit des Werkraumes für den Menschen ohne Eingrenzung.

KUKA LBR iiwa arbeitet autonom und kooperativ 

Zusammen mit der Augsburger KUKA Systems GmbH und ihrem Bereich Advanced Technology Solutions hat Siemens eine flexible Zelle mit dem KUKA Leichtbauroboter LBR iiwa entwickelt. Im Siemens-Werk in Bad Neustadt übernimmt der Roboter als flexibler Springer auf einem Fahrgestell die Aufgabe, das zu bearbeitende Teil – den Stator bestehend aus einem Grundkorpus aus gestanztem Elektroblech und Aluminiumlagerschild – aus einem Werkstückträger zu entnehmen und einer Drehmaschine zuzuführen, welche die Zerspanung der Statoren übernimmt.

Doch nicht nur das, auch für die Qualitätsprüfung wird der Roboter eingesetzt. Er greift die fertig bearbeiteten Teile und scannt den Barcode. Nach einer abblasenden Reinigung der Werkstücke werden diese vom Leichtbauroboter in einer Kippvorrichtung der Messstation zugeführt. 

Die sensitive Robotertechnologie des LBR iiwa ermöglicht eine gefahrlose Mensch-Roboter-Kooperation.
Der Kleinroboter nimmt zu bearbeitende Teile aus einem Werkstückträger und führt sie der Drehmaschine zu
Dort werden etwaige Abweichungen ermittelt. Dank vernetzter Technologie lässt sich mit Hilfe der exakten Bemessung und der Identifikation jedes Bauteils sofort eine gegebenenfalls notwendige Korrektur berechnen und im System realisieren. Ganz im Sinne der Industrie 4.0 organisiert sich das System also von selbst. Anschließend setzt der Roboter das Teil in eine Kunststoffkiste ein, um es abliefern zu lassen. Teile, die in der Maschine nachjustiert werden müssen, gelangen in eine Zwischen-Ablage, die als sogenannte MRK-Zone für die Mensch-Roboter-Kooperation definiert ist. Hier kann sich der Werker in sicherer Technik auch zusammen mit dem Roboter aufhalten und im Bedarfsfall Teile der Werkstücke entnehmen oder verändern.

Kein Schutzzaun dank sensitiver Robotertechnologie

Durch seine sensitiven Fähigkeiten ist der von Siemens verwendete, nicht einmal 30 kg schwere Leichtbauroboter LBR iiwa prädestiniert für die Zusammenarbeit von Mensch und Maschine. Mit seinen sieben Achsen ist er nicht nur gelenkiger und beweglicher als die meisten Modelle seiner Art. Gleichzeitig sorgen Drehmomentensensoren in allen Achsen dafür, dass der Roboter sensitiv ist – er kann also Hindernisse im Raum erkennen und darauf reagieren. KUKA beweist damit, dass Roboter-Automatisierung und eine hohe Flexibilität kein Widerspruch sind. Durch den Einsatz der sensitiven Robotertechnologie ist eine Mensch-Roboter-Kooperation möglich. Dadurch entfällt die bisher erforderliche Einhausung sowie zusätzliche Sensorik zur Teileerkennung.

Die sichere Mensch-Roboter-Kooperation erlaubt das Eingreifen des Werkers.
In der MRK-Zone können Mensch und Roboter dank dessen sensitiven Fähigkeiten sicher zusammenarbeiten

Anfangs hatten wir darüber nachgedacht, den Prozess von einem herkömmlichen Industrieroboter übernehmen zu lassen, doch dazu hätte man die Zelle mit einer sicherheitsbedingten Schutzzaun-Einhausung versehen müssen. Wir wollten aber mehr Flexibilität, sodass jederzeit auch der Werker eingreifen und den Roboter je nach Situation ablösen kann.

Jochen Weber, verantwortlich in der Siemens Lead Factory für die Produkteinführung und Fertigungs-Technologieentwicklung

Eine gelungene, flexible Lösung

Deshalb entschied man sich für den flexiblen Leichtbauroboter LBR iiwa und die mobile KUKA-Lösung eines „Springerkonzeptes“, um je nach Situation den Roboter einsetzen oder auch einfach wegfahren zu können. Torsten Franz, Projektmanager im Team Technologie-Entwicklung, fügt hinzu: „Eine MRK-Applikation war auch für uns neu. Wir wollten mit dem neuen System selber dazulernen und uns schrittweise weiterentwickeln. Das ist in dem gemeinsamen Projekt mit KUKA sehr gut gelungen. Die Lösung überzeugt.“
Sensitives Statorenhandling mit dem KUKA Leichtbauroboter LBR iiwa

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