Gefühlvoll setzen die beiden orangegekleideten Mitarbeiter im Mercedes-Werk Untertürkheim, Werkteil Mettingen, die Hinterachse der C-Klasse zusammen. Während ihnen die Bauteile automatisch in ihre Arbeitszelle geliefert werden, sind alle für die Montage nötigen Werkzeuge in Reichweite. Die Aufgabe: Das Getriebe in die Bauform einsetzen und befestigen. Dazu holt sich Mitarbeiter eins das Getriebe und führt es von oben ein, Mitarbeiter zwei greift durch eine seitliche Öffnung und bringt das Getriebe in Position, ab und zu rüttelt er ein wenig, um die richtige Stellung zu finden. Währenddessen holt sich Mitarbeiter eins sein Werkzeug zu Hilfe und schraubt das Getriebe fest. Die Herausforderung: Diese beiden Mitarbeiter können nichts sehen. Wie sie ihre Arbeit erledigen, das fühlen sie nur. Ihr Markenzeichen: Sie sind nicht aus Fleisch und Blut, sondern Roboter. Seit März 2009 haben sie gemeinsam bereits über 20000 Hinterachsgetriebe gebaut.„Die neuartigen Leichtbauroboter sind für uns eine Antwort auf die steigenden Anforderungen in der Produktion hinsichtlich Flexibilität, Wandlungsfähigkeit und Produktivität“, sagt Volker Stauch, Leiter Produktion Powertrain und Werkleiter Untertürkheim bei Mercedes. Der Einsatz der gefühlsstarken Mitarbeiter bietet sich insbesondere in den Produktionsabschnitten an, in denen bisher entweder mit sehr großem technischem Aufwand oder nur von Hand gearbeitet werden konnte.Solche Arbeitsschritte zu automatisieren, entlastet die menschlichen Mitarbeiter von Aufgaben, die einen hohen Kraftaufwand erfordern. Das bestätigt auch die Nachfrage in der Mercedes-Produktion. Von Arbeitsplatzängsten keine Spur, der Mitarbeiter freut sich eher, die Montage der Hinterachsen nicht mehr selbst machen zu müssen: „Die Teile sind relativ schwer, die Arbeit zehrt deshalb sehr an den Kräften, da kam es schon mal vor, dass einem das Getriebe während der Montage aus der Hand gerutscht ist.“ Auf jeder Hierarchieebene ist man bei Mercedes mit den beiden Mitarbeitern im orangenen Outfit zufrieden. „Wir ziehen ein äußerst positives Zwischenfazit des Pilotprojektes in unserer Produktion und sind optimistisch, die Leichtbauroboter noch gezielter einsetzen zu können“, sagt Michael Zürn, Leiter Produktions- und Werkstofftechnik.
Jedem Gelenk seine Sensoren
In der Raumfahrt bewähren sich die Leichtbauroboter bereits seit Jahren, da sie eine grundlegende Voraussetzung erfüllen: Sie beherrschen komplexe Aufgaben auch an schwer zugänglichen Orten. Die beiden Roboterarme in Untertürkheim entstanden in einem gemeinsamen Projekt des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt und der Firma Kuka. Sie haben gegenüber dem klassischen Industrieroboter einen wesentlichen Vorteil: Ihre Sensoren lassen sie fühlen. Jedes Gelenk ist mit antriebsseitigem Positionssensor sowie abtriebsseitiger Positions- und Momentensensorik ausgestattet. Der Roboter lässt sich damit positions-, geschwindigkeits- und momentengeregelt betreiben. Dem menschlichen Arm ähnlich hat der Roboter sieben Freiheitsgrade, also sieben Drehgelenke. Die komplette Elektronik, inklusive Leitungselektronik, ist in den Arm integriert. Über ihre Programmierung hinaus agieren die Roboter relativ selbstständig. Sie tasten sich durch ihre sensorengesteuerte, dynamische Kraft-Momentregelung an Objekte heran und können sich deshalb auch auf veränderte Bedingungen einstellen. Sollte sich zum Beispiel ein Fertigungsstück nicht in der richtigen Position befinden, passen die Leichtbauroboter ihren Bewegungsablauf entsprechend an. Konventionelle Roboter dagegen, die Bewegungsabläufe exakt gemäß ihrer Programmierung ausführen, müssen in solchen Situationen mitunter neu eingestellt werden. „Ein Industrieroboter realisiert eine Aufgabe Tausend Mal, tritt aber eine Änderung ein, wird das System instabil. Ein Leichtbauroboter setzt Tausend Aufgaben immer wieder um und reagiert dabei wie ein Mensch“, bringt Manfred Gundel, Kuka-Geschäftsführer, die Vorzüge der neuen Technik auf den Punkt.Anlernen lassen sich die Mitarbeiter im orangen Einheitsgewand fast wie richtige Menschen. Produktionsmitarbeiter können die Roboter sprichwörtlich an die Hand nehmen und ihnen die Bewegungsabläufe vorführen. Die Mitarbeiter müssen kein Wissen über komplexe Robotersteuerungen besitzen, um die Leichtbauroboter anzulernen. Ein einfaches Halten des Armes und Vollführen der Bewegung reicht vollkommen aus. „Der Leichtbauroboter ist das intelligente Werkzeug des Menschen“, sagt Zürn. Die Zusammenarbeit von Mensch und Maschine war in der Vergangenheit immer mit einem gewissen Sicherheitsrisiko verbunden, das bei den Leichtbaurobotern gar nicht erst entsteht. Bewegt sich der Roboter gerade, wenn sich ein Mensch ihm nähert, droht keine Gefahr. Die Leichtbauroboter erkennen Kollisionen und reagieren so, dass die Auswirkungen von Zusammenstößen gering gehalten werden. Weiträumige Schutzzäune sind deshalb ind en meisten Fällen unnötig.Ändern sich die Produktionsanforderungen und der Leichtroboter wird an einer anderen Stelle benötigt, können ihn die Mitarbeiter kurzerhand dorthin tragen. Stemmen müssen sie dazu lediglich 14 Kilogramm. Weil der Leichtbauroboter auch kleiner ist als übliche Industrieroboter, gewinnt der Betreiber zusätzliche Produktionsfläche. Darüber hinaus verbraucht der Roboter wenig Strom, in etwa so viel wie ein handelsüblicher Toaster.☐
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