ZKW Wieselburg: Gemeinsam mit Roboter am Band. ZKW-Projektteam rund um den Göstlinger Christian Blamauer entwickelte Programm für freie Zusammenarbeit von Mensch und Roboter.

Von Christian Eplinger. Erstellt am 21. April 2021 (05:55)
Das COBOT-Projektteam mit den beiden Mitarbeiterinnen, die mit dem Roboter zusammenarbeiten (von links): Projektleiter Christian Blamauer, Christian Huber, COBOT, Kerstin Seemann, Lydia Binder, Matthias Wieser, Michael Schöbinger und Daniel Masek (nicht am Bild: Harald Kerschner ).
ZKW Group, ZKW Group

Nach rund einem Jahr Entwicklung und Optimierung ist das ZKW COBOT-Programm nun im Echtbetrieb angekommen. Der kollaborierende Roboter arbeitet dabei gemeinsam mit dem Personal am Fertigungsband. Während Industrieroboter abgeschirmt hinter Schutzverbauten beziehungsweise Sicherheitstüren in einer eigenen Zelle eingesetzt werden, steht der ZKW COBOT frei und interagiert mit dem Bediener.

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Derzeit wird die intelligente Maschine zur Montage von Scheinwerfer-Lichtleisten eingesetzt. Die ersten Erfahrungen sind vielversprechend: Die Teamarbeit mit dem smarten Roboter erleichtert den Mitarbeiterinnen am Band die kräfteraubende manuelle Arbeit, beschleunigt den Montageprozess um rund 20 Prozent und sorgt für eine konstant hohe Fertigungsqualität.

„Beim Projekt COBOT stehen Wirtschaftlichkeit, Sicherheit und Qualität im Fokus. Der kollaborierende Roboter soll gezielt unsere Mitarbeiter in der Fertigung unterstützen“, sagt Oliver Schubert, CEO der ZKW Group.

„Ich vertraue dem Roboter blind. Wir sind ein gutes Team.“ ZKW-Mitarbeiterin Kerstin Seemann, die mit dem COBOT am Fertigungsband zusammenarbeitet.

Die besondere Herausforderung beim COBOT-Projekt lag nicht nur in der Umsetzung der notwendigen prozesstechnischen, sondern auch der sicherheitsrelevanten Anforderungen. Die automatisierte Roboteranwendung musste ohne jegliche Schutzumhausung, Sicherheitszaun oder Lichtgitter einsetzbar sein. Vorgabe für den kollaborierenden Roboter war, eine Verschraubung von neun Schrauben in einem Scheinwerfer-Leuchtenband innerhalb einer Taktzeit von maximal 70 Sekunden zu erzielen – unter Beachtung der Sicherheitsrichtlinien für Mensch-Roboter-Kollaboration.

Das Leuchtenband wird dabei händisch vom Bediener in die dafür vorgesehene Aufnahme eingelegt. Nach der Fixierung des Bauteils erteilt der Bediener per Taster die Arbeitsfreigabe für den Roboter. Während der Bediener manuell zusätzliche Bauteile positioniert, fährt der Roboter die verschiedenen Positionen der Schraublöcher an und dreht die Schrauben automatisiert ein.

Bei Widerstand weicht Roboter sofort aus

Größte Herausforderung in der Programmierung des COBOT war es, die Sicherheit für das Bedienpersonal zu gewährleisten. „Wir haben die möglichen Gefahrenstellen genau analysiert, bewertet und in einem Sicherheitskonzept umgesetzt, etwa mittels einer beweglichen Schraubspindel. Wenn die Sensoren des Roboters oder die Schraubspindel beispielsweise einen Widerstand oder Kollision bei der Bewegung erkennen, geben Sensoren diese Information an die Sicherheits- und SPS-Steuerung des Roboters weiter. Dann stoppt beziehungsweise weicht der COBOT sofort aus. Ein normaler Industrieroboter kann das nicht“, erklärt Christian Blamauer, ZKW COBOT-Projektleiter. Der Göstlinger ist bereits seit 20 Jahren bei ZKW im Anlagenbau beschäftigt.

Das Ausklinken des Spindel-Mundstücks benötigt nur sehr geringe Kraft. Das System kann eine eventuell auftretende Kollision zwischen Schraubspindel, Finger und Leuchtenband sofort erkennen und entschärfen.

Dass sich das System in der Praxis bewährt hat, bestätigen auch die ZKW-Mitarbeiterinnen Kerstin Seemann aus Petzenkirchen (seit 2010 bei ZKW) und Lydia Binder aus Ybbs (seit 2012 bei ZKW), die mit dem COBOT zusammenarbeiten: „Ich brauche die Arbeit des COBOT nicht zu kontrollieren, ich vertraue dem Roboter blind. Wir sind ein gutes Team, ich erspare mir das anstrengende, händische Eindrehen der Schrauben“, sagt Seemann.

Diese Entwicklung wurde auch beim europäischen Patentamt eingereicht. ZKW ist nach wie vor im österreichischen Spitzenfeld bei den Patentanmeldungen. Im Vorjahr reichte die ZKW Group insgesamt 57 Patente international ein (50 in Europa, sieben in China). Im (noch inoffiziellen) Ranking der anmeldestärksten Unternehmen aus Österreich liegt ZKW damit 2020 hinter dem in Schwechat sitzenden Kunststoffhersteller Borealis (182 Anmeldungen), dem Beleuchtungsspezialisten Tridonic (70) und dem Halbleiterhersteller ams (68) auf dem vierten Platz.