Assembly in motion with the KUKA LBR iiwa

Mehr Effizienz durch Montage im Fließbetrieb

Mit der Montage im Fließbetrieb automatisiert KUKA bei Automobilherstellern neue Bereiche in der Fahrzeugendmontage.

Automobilhersteller suchen nach Lösungen, um die Effizienz bei der Montage am Fließband zu steigern. Fließmontage ist bisher für Montagetätigkeiten durch den Menschen gebaut worden. Um den Automatisierungsgrad zu erhöhen, müssen innovative Automatisierungslösungen entwickelt werden, in denen sich Mensch und Roboter den Arbeitsplatz auf engstem Raum teilen. Einige Montageaufgaben mit immer wiederkehrenden Prozessschritten, wie beispielsweise der Spaltmessung, der Reifen- oder Heckdeckelmontage sowie der Montage von Scheiben oder des Daches können einfach automatisiert werden. Die Herausforderung liegt allerdings in der Umsetzung von sicheren Mensch-Roboter-kollaborationsfähigen Anwendungen, bei denen sich die Roboter auf die Geschwindigkeiten der Fördersysteme anpassen und synchronisieren.

Effizienz am Fließband steigern

Die Fließbänder in den Montagehallen der Automobilhersteller bewegen teilmontierte Karosserien entlang der Bearbeitungsstraßen, während Monteure im Taktzeitbetrieb weitere Teile montieren oder Qualitätsmerkmale prüfen. Die Fließbandgeschwindigkeit ist dabei auf den menschlichen Takt angepasst, damit Montagetätigkeiten oder Nachbesserungen an den Bauteilen am laufenden Band vorgenommen werden können. Um die Effizienz am Fließband zu steigern, müssen Mensch und Roboter zusammenarbeiten. Der sensitive Leichtbauroboter KUKA LBR iiwa eignet sich hierfür ideal, da er die höchsten Sicherheitsanforderungen erfüllt und auf jegliche Berührung des Werkers sofort reagieren und sich situativ anpassen kann.
Christian Landherr

Das abgerundete Design des intelligenten Arbeitsassistenten KUKA LBR iiwa, seine sensitiven Eigenschaften sowie dessen Kollisionserkennung gewährleisten einen sicheren Betrieb in unmittelbarer Kooperation mit dem Menschen, ganz ohne Schutzzaun.

Christian Landherr, Head of Final Assembly & Paintshop bei KUKA

Fließband und Roboter sind synchronisiert

Um den Monteuren zusätzlichen Bewegungsfreiraum einzuräumen, sind die 7-Achs-Roboterarme auf einer sicheren Rückzugsvorrichtung montiert. Der Mensch kann den Leichtbauroboter so im Fall einer Störung ganz einfach zur Seite schieben. „Darüber hinaus erlaubt die Sensitivität des Cobots den flexiblen Einsatz im Fließbetrieb, da sie Toleranzen ausgleicht.“, sagt Landherr. Ein Fließband läuft nicht hundertprozentig konstant. Es kommt immer wieder zu Verzögerungen oder sogar Stopps, weil manuelle Eingriffe notwendig sind. Im normalen Automatisierungsprozess müssen Roboter bei einem Stopp neu kalibriert werden, bevor sie ihre Tätigkeit wieder aufnehmen. Nicht so der KUKA LBR iiwa.
LBR iiwa: Product Demo
Sensitiver Leichtbauroboter KUKA LBR iiwa

Die intelligente Steuerungssoftware von KUKA ermöglicht dem Leichtbauroboter eine konstante Verbindung zum Fließband bzw. zu den Montagewagen und damit genaue Informationen über deren Geschwindigkeit und Position. Die erfassten Daten zur exakten Lage und Geschwindigkeit des Montagewagens auf dem Fließband übermittelt die Steuerungssoftware dabei direkt an die Leichtbauroboter. Mittels dieser Informationen können die sensitiven Roboter ihre Tätigkeiten dynamisch an den Fließbetrieb anpassen.

„Die Messungen finden relativ zum Bauteil statt. So kann der Roboter vollkommen autonom im Fließbetrieb seine Messaufgabe durchführen.“, erklärt Otmar Honsberg, Head of Application Engineering bei KUKA. „Im Gegensatz zur herkömmlichen robotergestützten Messung ist dies ein echter Mehrwert.“ In Kombination mit der optischen Erfassung und seiner haptischen Sensorik passt sich der sensitive KUKA LBR iiwa bei Bandschwingungen oder Stopps automatisch an die neuen Begebenheiten an und führt seine Arbeiten nahtlos weiter durch.

Otmar Honsberg

Die „Assembly in Motion“-Lösung macht den Roboter zur intelligenten Positioniereinheit für das Messgerät.

Otmar Honsberg, Head of Application Engineering bei KUKA

Maximale Leistung auf engstem Raum

An einer Bearbeitungsstation können beispielsweise zwei bis vier Roboter gleichzeitig Spaltmaße und Bündigkeit von Karosseriebauteilen wie z.B. zwischen Heckklappe und Seitenwand oder zwischen Frontscheinwerfer und Motorhaube messen und prüfen, während Werker gleichzeitig weitere Qualitätstests an der Karosse durchführen. Auf Wunsch können Messköpfe in die Anwendung integriert werden, die auch auf transparenten Materialien, wie Glas oder Kunststoff, das exakte Spaltmaß wie beispielsweise im Frontscheinwerferbereich mittels Lasertechnologie messen können.

Schnelle und einfache Stationserweiterung

Ein weiterer Vorteil der sensitiven „Assembly in Motion“-Lösung im Vergleich zu Messapplikationen mit herkömmlichen Industrierobotern stellt der maximal reduzierte Platzbedarf dar. Industrieroboter beanspruchen wesentlich mehr Platz durch die erforderlichen Sicherheitseinrichtungen. Mit dem sensitiven Leichtbauroboter KUKA LBR iiwa kann der Mensch dahingegen auf engstem Raum sicher innerhalb desselben Arbeitsraums tätig sein. Außerdem kann eine Stationserweiterung im Messbetrieb durch die Vorkonfigurationsmöglichkeiten und den geringen Platzbedarf des Leichtbauroboters nachträglich einfach und schnell erfolgen im Gegensatz zur Integration weiterer Industrieroboter.

Assembly in motion with the KUKA LBR iiwa
Spaltmessung im Fließbetrieb mit dem sensitiven Leichtbauroboter KUKA LBR iiwa

Prozess-Know-how erlaubt intelligente Daten-Auswertung

Das Ergebnis einer Spaltmessstation mit „Assembly in Motion“-Technologie, sind zuverlässige Messwerte an einer bewegten Karosserie – und damit ein deutlicher Effizienzgewinn im Vergleich zu bisherigen oft manuellen Messungen. In Zukunft lassen sich durch die automatisierten Messstationen im Fließbetrieb sogar frühzeitig Rückschlüsse auf mögliche Fehler in der Produktion erkennen: „Messen die Roboter Veränderungen in den Spaltmaßen, können sie mit der entsprechend hinterlegten Prozesslogistik eigenständig auf mögliche Ursachen hinweisen.“, sagt Honsberg. So könnte beispielsweise ein vorzeitiger Verschleiß von Maschinen oder eine falsche Einstellung in der Produktion erkannt werden, bevor sie Auswirkungen auf den Produktionsprozess haben. „Mit unserem umfangreichen Prozess-Know-how sind wir in der Lage, die Vielzahl an Daten, die in der automatisierten Montage anfallen, sinnvoll zu verwerten und vorausschauend zu reagieren.“
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