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Stihl geht mit einem kollaborativen Roboter neue Wege

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Stihl geht mit einem kollaborativen Roboter neue Wege

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Roboter sind für Stihl kein neues Thema. Der Motorsägenhersteller aus Waiblingen hat bereits hunderte davon im Einsatz. Jetzt ist mit dem CR-35iA von Fanuc das erste kollaborative Modell dazugekommen, das die Mitarbeiter an der Verpackungslinie für Trennschleifer richtig entlastet.

Das unverwechselbare Kennzeichen von Fanuc-Robotern ist ihr schreiendes Gelb. Ausnahme sind die kollaborativen Modelle, denen der Hersteller ein freundliches Grün verpasst hat. Die Farbe soll der Zusammenarbeit mit dem Menschen entgegenkommen. Und so kommt auch der neue Roboter bei Stihl grün daher. Es hat nicht lange gedauert, bis er von der Belegschaft den Namen „Hulk“ bekam – in Anlehnung an die weltberühmte Comic-Figur mit den grünen Muskelbergen.

Der erste Einsatz von Hulk bei Stihl im schwäbischen Waiblingen war gut vorbereitet. Ein Jahr lang hat der firmeneigene Betriebsmittelbau die technischen Voraussetzungen geschaffen und den Arbeitsplatz für das Modell CR-35iA aufgebaut. Der Aufwand im Vorfeld hat sich gelohnt, denn schon in der ersten Nachtschicht lief der Roboter reibungslos. André Lange, der bei Stihl für Service und Hardwareplanung verantwortlich ist, kennt die Robotertechnik von Fanuc bereits aus vielen Anwendungen. Das war für den Gruppenleiter und sein Team natürlich von Vorteil und die Handhabung und Programmierung des neuen Modells verlief erwartungsgemäß problemlos: „Wir konnten uns ganz auf die Umsetzung der Idee des kollaborativen Arbeitsplatzes konzentrieren“, so Lange.

Bei Stihl ist Wachstum angesagt. Im letzten Jahr erzielte der Motorsägenhersteller einen Rekordumsatz von 3,46 Mrd. Euro. Von 2015 bis 2019 investiert das Unternehmen weltweit rund 1 Mrd. Euro in Entwicklung, Fertigung und Vertrieb. Davon werden allein 300 Mio. Euro in das Stammhaus in Waiblingen investiert, wo unter anderem die Trennschleifer für den professionellen Anwender gefertigt und verpackt werden. An dieser Stelle kommt der CR-35iA alias Hulk zum Einsatz. In der neuen Verpackungslinie nimmt der Roboter die aus der Montage kommenden Trennschleifer vom Hängeförderer ab, führt die sogenannte Schüttelprüfung durch und hält anschließend das Produkt dem Werker so lange hin, bis der die Sichtprüfung abgeschlossen hat. Schließlich setzt der Roboter den Trennschleifer in einen bereitstehenden Versandkarton. In diesem Kooperationsbereich verfährt Hulk lediglich mit der zulässigen Geschwindigkeit von 250 mm/s.

Bevor der Roboter in diesem Bereich installiert wurde, waren die Werker für das Handling und die Schüttelprüfung zuständig. Das ist im Prinzip eine akustische Prüfung, bei der der Trennschleifer einmal kurz geschüttelt wird. Das mutet etwas seltsam an, ist aber ein wichtiger Schritt in der Endkontrolle. Hört man beim Schütteln ein „Klackern“, dann ist der Saugkopf korrekt verbaut und der Trennschleifer kann verpackt werden. Da ein Trennschleifer rund 10 kg wiegt, summiert sich das zu schüttelnde Gewicht pro Schicht und Mitarbeiter auf rund 8 t. Keine Frage also, dass der Mitarbeiter durch Hulk ganz erheblich entlastet wird.

Die Mitarbeiter waren von Anfang in das Projekt eingebunden. Sie konnten nicht nur den Testaufbau begutachten, sondern auch auf Gestaltung und Ergonomie Einfluss nehmen. „Die Werker haben gute Ideen eingebracht, die wir umgesetzt haben“, sagt Markus Wahl, der bei Stihl im Betriebsmittelbau für die Konstruktion der Montagesysteme zuständig ist und in der Entwicklungsphase täglich mit dem neuen Roboter zu tun hatte. „Das war technisch sinnvoll, weil die Anregungen direkt aus der Praxis kamen.“ Außerdem habe das von Anfang an die Akzeptanz in der Belegschaft für die neue Technik gesteigert.

Der Hängeförderer hat rund 80 Werkstückaufnahmen. Da in der Montageendprüfung die Einstellarbeiten an jedem Trennschleifer unterschiedlich lange dauern können, ist bei dem kontinuierlich laufenden Förderer nicht jede Werkstückaufnahme belegt. Manchmal sind sogar mehrere Positionen hintereinander leer. Mehrere Kameras entlang der Förderstrecke erkennen, an welchem Haken ein Gerät hängt und geben diese Information an die Steuerung und das Datenmanagement weiter. Über die Software „Line Tracking“ von Fanuc synchronisiert der Roboter seine Geschwindigkeit mit dem Förderer und greift dann im richtigen Moment zu. Dabei wird der Trennschleifer nacheinander an seinen beiden Griffen übernommen.

Nur wenn beide Griffe sicher gefasst sind, nimmt der Roboter den Trennschleifer vom Hängeförderer. Wenn nicht, wartet er auf das nächste Teil. Die vollständige Lastaufnahme wird dabei direkt im Greifer überprüft.

Damit der Roboter möglichst ausgelastet ist, gibt es nach dem Hängeförderer einen Zwischenspeicher. Dieser Puffer wird genutzt, wenn in der Packstation mehr Trennschleifer ankommen als der Mitarbeiter prüfen kann oder wenn der Werker in die Pause geht.

Für den CR-35iA haben die Betriebsmittelbauer in Waiblingen einen eigenen Greifer entwickelt. Basis ist dabei ein konventioneller Greifer mit einer Ummantelung, die beim Kontakt mit dem Menschen als Schutzschicht dient und dämpfend wirkt. Mit zusätzlicher Technik ist der Greifer zu einem Interaktionselement geworden, das über LEDs seinen Modus anzeigt. Die rote LED leuchtet beispielsweise auf, wenn der Roboter im Highspeed-Modus mit 750 mm/s läuft. Den sicheren MRK-Modus, in dem der Roboter mit dem Menschen zusammen arbeitet, signalisiert eine blaue LED. Über Leuchttasten, die sich ebenfalls am Greifer befinden, kann der Mitarbeiter einen Trennschleifer nach einer positiven Sichtprüfung durchwinken. Oder eben nicht, wenn er einen Mangel entdeckt hat und der gegriffene Trennschleifer zur Nacharbeit ausgeschleust werden soll. Schließlich gibt es noch einen Sicherheitsbereich, der von einem Scanner abgetastet wird. Wird darin ein Mensch entdeckt, stellt Hulk seine Arbeit augenblicklich ein und bleibt stehen. Auch die Greiffunktion ist in diesem Modus außer Betrieb.

Der Aufwand, den die Waiblinger bei der Systemintegration betrieben haben, ist beachtlich. Da stellt sich die Frage, warum die Schwaben nicht einen externen Systemintegratoren eingesetzt, sondern die komplette Entwicklung selbst übernommen haben. Für die Antwort muss Markus Wahl nicht lange überlegen: „Wir kennen unsere Produkte, unsere Abläufe und unsere Mitarbeiter im Produktionscenter. Und wir haben frühzeitig mit den Leuten in der Produktion gesprochen und wissen genau, welche unterschiedlichen Situationen auftreten können. Für einen externen Integrator hätte das eine lange Einarbeitungszeit bedeutet.“ Hinzu kommen der Umgang mit den Produkt- und Montage-Datenbanken und das Wissen um die Struktur des Produktionssystems. „Wir hätten unsere Anforderungen vorab kaum in einem Lastenheft definieren können“, ergänzt Gruppenleiter André Lange.

Bei der Integration war es von Vorteil, dass der kollaborative CR-35iA mit der gleichen Steuerung von Fanuc arbeitet wie seine gelben Kollegen. Auch bei der Bedienoberfläche gibt es keine Unterschiede. Das war an vielen Stellen hilfreich wie zum Beispiel bei der Synchronisation von Hulk mit dem Hängeförderer oder bei der Integration der Kamerasysteme. Bei den Robotern haben die Waiblinger jede Menge Erfahrung. Seit dem Einstieg in die Robotertechnik vor über 20 Jahren hat sich bei Stihl viel Know-how in der Robotertechnik konzentriert. Davon zeugen ganze Hundertschaften von Fanuc-Robotern in den Werken auf der ganzen Welt. „Wir verfolgen an allen Standorten relativ einheitliche Produktionskonzepte“, erzählt Lange. „Produktionsmittel, die weltweit eingesetzt werden wie die Roboter von Fanuc, machen es uns einfacher auf allen Ebenen vom Engineering über die Programmierung bis zum Service.“

Seit rund einem halben Jahr ist der CR-35iA täglich im Einsatz und nicht nur die Projektverantwortlichen Lange und Wahl sind mit dem Ergebnis zufrieden. Auch in der Belegschaft ist Hulk inzwischen vollständig akzeptiert. Da will keiner mehr auf den grünen Kraftmeier verzichten. (ub)



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