Mensch-Roboter-Kollaboration: Yumi optimiert die Produktion

ABB hat in seinem Werk für Niederspannungsprodukte am Standort Jablonec nad Nisou in Tschechien einen hauseigenen, kollaborativen Zweiarm Yumi Roboter in die Produktion integriert.

Von Hakan Yilmaz

Yumi nennt ABB den weltweit ersten wirklich kollaborative Zweiarm-Roboter, der speziell für die schnellen und flexiblen Fertigungsanforderungen in der Kleinteilmontage ausgelegt ist. Bei ABB Elektro-Praga, einem der größten Hersteller von elektrischen Hausinstallationskomponenten, fertigt der Yumi Roboter gemeinsam mit den Produktionsmitarbeitern verschiedene Niederspannungsprodukte wie Schalter und Steckdosen für den privaten und industriellen Gebrauch. Er übernimmt physisch anstrengende, repetitive Aufgaben an der Montagelinie und erhöht damit die Effizienz sowie die Prozesssicherheit der Produktion. Das Ergebnis ist eine höhere Produktqualität und deutlich weniger Ausschuss.

Yumi Roboter: Anforderungen an die Lösung

Nur wenige Produktionsbereiche ändern sich so schnell wie die Kleinteilmontage. Herkömmliche, manuelle Montagemethoden erweisen sich mit Blick Flexibilität und Rentabilität als immer unwirtschaftlicher. ABB Elektro-Praga hat über 149 Jahre Tradition in der Herstellung und dem Verkauf von elektrischen Haushaltsinstallationskomponenten und investiert kontinuierlich in neue Lösungen.

Um die manuellen Montagelinien zu automatisieren, ohne die umfangreiche und komplexe vorhandene Infrastruktur der Kleinteilmontage zu stören, war eine roboterbasierte Lösung erforderlich, die sicher neben menschlichen Arbeitern eingesetzt werden kann. Ebenso musste sie die Flexibilitäts- und Agilitätsanforderungen des Montageprozesses erfüllen.

„Unser Ziel war, eine benutzerfreundliche Roboterlösung zu implementieren, die mit Menschen zusammen an verschiedenen Aufgaben arbeiten kann. Daher haben wir Yumi in die Produktionslinie integriert“, erläutert Tanja Vainio, Country Manager bei ABB in Tschechien. „Die speziellen Eigenschaften des Roboters für die kollaborative Kleinteilmontage sind die perfekte Lösung für Elektro-Praga. Die Lösung bringt einmalige Vorteile für den Montageprozess wie größere Flexibilität, bessere Qualität, erhöhte Sicherheit und eine bessere Arbeitsplatz-Ergonomie.“

Mensch und Yumi Roboter im Prozess

Um die große Vielfalt von Teilen und Aufgaben in der Kleinteilmontage zu bewältigen, verfügt die Roboterlösung über integrierte und äußerst flexible Hände, die in verschiedenen, individualisierbaren Konfigurationen mit Servogreifern, Doppelsaugnäpfen und Kameras ausgerüstet werden können. Durch das inhärent sichere Design können Mitarbeiter mit Yumi zudem bei bestimmten Anwendungen ohne weitere Schutzmaßnahmen Hand in Hand arbeiten.

Bei ABB Elektro-Praga umfasst eine kollaborative Arbeitsstation den Roboter, einen Mitarbeiter und Sensorvorrichtungen, Förderbänder, Vibrationsförderer und eine Federentflechtungsanlage. Yumi bearbeitet Federn, Kindersicherungen und Abdeckungen für Kindersicherungen.

Den Montageprozess löst der Mitarbeiter aus. Er platziert je zwei Steckdosengehäuse, Kindersicherungen und Abdeckungen vor dem Roboter. Mit seinen Sauggreifern greift Yumi nach den Kindersicherungen und steckt sie in die bereitgestellten Steckdosengehäuse. Anschließend nimmt er pro Gehäuse zwei Federn vom Vibrationsförderer und setzt sie ein. Als nächstes greift der Roboter die Abdeckung und platziert sie auf der Kindersicherung. Die Steckdosenmontage wird durch das Festdrücken der Abdeckung fertiggestellt. Der Mitarbeiter überprüft anschließend die Steckdose, setzt noch eine letzte Schraube und schickt das fertige Produkt zum Verpacken.

Yumi Roboter: Arbeits- und Prozesssicherheit

Sicherheit hat bei einer kollaborativen Arbeitsstation höchste Priorität. Der Roboter besteht deshalb aus einem leichten, aber dennoch festen Magnesiumkorpus mit einer Kunststoffummantelung, die mit einer weichen Schutzpolsterung versehen ist. Registriert er einen unerwarteten Kontakt, beispielsweise einen Zusammenstoß mit dem menschlichen Kollegen, ist er in der Lage, innerhalb von Millisekunden seine Bewegung zu stoppen. Yumi hat auch keine Quetschpunkte, sodass beim Schließen und Öffnen der Achsen keine berührungsempfindlichen Stellen zu Schaden kommen können.

Für eine hohe Prozesssicherheit wiederum, ist die Roboterlösung an die ABB Ability Connected Services angebunden. Elektro-Praga-Mitarbeiter und das ABB-Serviceteam erhalten alle wichtigen Informationen zu den installierten Robotern auf einer sicheren Plattform. Die Anwendung zeigt auftretende Störungen, analysiert Trends und Warnungen, benachrichtigt umgehend bei Problemen und bietet direkten Zugang zu verschiedenen Support-Optionen. Die Connected Services verwandeln damit einen bisher reaktiven oder zeitplanbasierten Ansatz bei der Wartung des Roboterbestandes in ein vorausschauendes und proaktives Konzept. Elektro-Praga steigert dadurch nicht nur die Effizienz seiner kollaborativen Roboterlösungen, sondern senkt auch Wartungskosten durch effizientere Serviceeinsätze und erhöht die Verfügbarkeit und Lebensdauer der Roboter.

Produktionsverbesserung in der Aufgabenverteilung

ABB Elektro-Praga hat Yumi flexibel und einfach in den Produktionsprozess integriert. Der Roboter arbeitet direkt mit den Mitarbeitern zusammen und führt die bei der Kleinteilmontage notwendigen Bewegungen auf engstem Raum hochpräzise aus. „Yumi eröffnet Elektro-Praga viele Möglichkeiten zur Produktionsverbesserung. Allein die Aufgabenteilung zwischen Menschen und Robotern beschleunigt die Produktion enorm“, kommentiert Tanja Vainio. „Mit den kollaboratioven Robotern produziert Elektro-Praga qualitativ hochwertigere Produkte mit weniger Ressourcen, bietet eine sicherere Arbeitsumgebung und verbessert die Lebensqualität der Mitarbeiter sowie die Wettbewerbsfähigkeit des Unternehmens.“ jbi

Der Autor Hakan Yilmaz ist Business Line Manager Assembly & Testing bei ABB Robotics in Friedberg.

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