Cobot James UR10: Palettierung von verpackten Kabelabzweigkästen bei Hensel

Die Devise der Gustav Hensel GmbH & Co. KG lautet „Passion for Power“. Das mittelständische Familienunternehmen mit Sitz in Lennestadt im Sauerland hat es sich auf die Fahnen geschrieben, immer wieder neue Maßstäbe im Bereich der Installationstechnik zu setzen. Dafür sind in Deutschland rund 550 Mitarbeiter zur Entwicklung und Herstellung von Elektroinstallations- und Verteilungssystemen beschäftigt.

Der Betrieb fertigt nach dem Lean-Prinzip: Hensel identifiziert jede Art von Ineffizienz entlang seiner Wertschöpfungskette. Entscheidend sei dabei, die Belegschaft speziell für hochwertige Tätigkeiten einzusetzen, weiß Christoph Kaiser, Leiter der Kunststofffertigung bei Hensel: „Wir haben den Anspruch, sowohl marktführend zu sein als auch größtenteils am heimischen Standort zu produzieren. Das geht nur, wenn wir automatisieren.“

Bei der Herstellung von Kabelabzweigkästen fielen täglich Unmengen von Mannstunden für die Palettierung von Verpackungseinheiten an. Hier verbirgt sich Potenzial zur Optimierung, dachte sich Hensel und wurde kurze Zeit später auf einer Fachmesse auf die kollaborierenden Roboter von Universal Robots aufmerksam. Den klaren Anforderungen des Unternehmens wurden sie gerecht: Ein ständiger, direkter Zugriff auf den Palettierroboter sollte möglich sein und eine Kombination aus Reichweite und Traglast optimal auf die Verpackungsanlage abgestimmt werden können. Kaiser ergänzt: „Unser Ziel war es dabei, nicht die Mitarbeiter zu ersetzen, sondern vermehrt Kapazitäten für höherwertige Tätigkeiten zu schaffen. Vom Lean-Gedanken her war das manuelle Packen und Bündeln der Kartons absolut nicht wertschöpfend.“

Reichweite von 1,3 Metern

Gemeinsam mit dem Universal-Robots-Partner Dahl Automation GmbH aus Meinerzhagen startete Hensel das Projekt „Erster Cobot“ im Frühjahr 2017. Aufgrund seiner Traglast von zehn Kilogramm und seiner Reichweite von 1,3 Metern entschied sich der Betrieb für das größte Robotermodell des dänischen Herstellers Universal Robots: den „UR10“. „Wenn der Roboter die Verpackungseinheiten ganz nach unten auf eine Palette stellen muss, ist sein umfangreicher Arbeitsradius enorm wichtig“, erklärt Kaiser. Weiterhin spielte bei der Implementierung des UR10 die Abwicklung seiner Risikobeurteilung eine wichtige Rolle. Nachdem diese durch die Unterstützung von Dahl Automation erfolgreich abgeschlossen wurde, darf der Roboterarm ganz ohne Schutzumhausung in unmittelbarer Nähe seiner menschlichen Kollegen arbeiten.

Insgesamt dauerte die Integration des UR10 bei Hensel nur wenige Tage, was unter anderem der Vorbereitung von Dahl Automation anzurechnen ist. André Gödde, Vertriebsleiter beim Universal-Robots-Partner, verrät: „Bevor wir einen Roboterarm von UR bei unseren Kunden in Betrieb nehmen, testen wir die Applikation in unserem eigenen Werk auf Herz und Nieren. So können wir schnell reagieren, falls beispielsweise noch Bewegungsabläufe optimiert werden müssen.“ Der Aufbau beim Kunden sei so im Durchschnitt in ein bis zwei Tagen abgewickelt.

Bei Hensel arbeitet der Roboter im Zweischichtbetrieb als letzte Komponente in einer komplexen, vollautomatischen Anlage aus Montage- und Verpackungsmaschinen zur Herstellung von Kabelabzweigkästen. Pro Achtstundenschicht palettiert er – ausgestattet mit einem individuell von Dahl Automation angefertigten Sauggreifer – circa 1.200 Verpackungseinheiten. Dafür stellt die Anlage dem Roboterarm die verpackten Produkte zu jeweils zwei Kartons bereit. In einem ersten Schritt greift der UR10 die beiden Pakete und setzt sie in eine Umreifungsmaschine. Nachdem er dort ein weiteres Paketpaar zur Bündelung in eine Vierereinheit abgestellt hat, umreift die Maschine diese. Im Anschluss stapelt der Roboterarm die Kartonbündel auf einer Europalette ab. „Knapp zehn Kilogramm hebt der UR10 bei diesem letzten Vorgang, womit wir seine Traglast voll ausnutzen“, erklärt Kaiser.

Zur weiteren Effizienzsteigerung stellt Hensel dem UR-Roboter gleich zwei Europaletten bereit. Ist eine davon voll, stapelt der UR10 automatisch an dem anderen Palettenplatz weiter. „Der Mitarbeiter muss dann nur noch die volle Europalette rausfahren, eine nächste für den UR-Roboter bereitstellen und weiter geht’s“, sagt Kaiser: „Damit gelingt uns insgesamt eine perfekte Auslastung der Applikation.“ Weiterhin lässt sich der Roboterarm in unter drei Minuten mit nur wenigen Klicks für verschiedene Paketgrößen der Anlage umprogrammieren. So bewegt er je nach Bedarf vier unterschiedliche Kartongrößen.

Der UR10optimiert jedoch nicht nur den Produktionsablaufvom Spritzguss bis zur Palettierung– auch die Belegschaft wird deutlich spürbar entlastet. Kaiser berichtet: „Etwa 2,5 Tonnen Paketmasse mussten pro Schicht bewegt werden. Unsere Mitarbeiter sind wahnsinnig froh, dass ihnen der UR-Roboter fortan das belastende und monotone Stapeln abnimmt.“ Kurzerhand wurde der Roboterarm von seinen menschlichen Kollegen „James“ getauft. „Wie der britische Butler, der stets zu unseren Diensten ist“, lacht Kaiser.

Wird ein Arbeitsplatz im Familienbetrieb neu konzipiert, gehört es bei Hensel zur Unternehmensphilosophie, die Belegschaft von Anfang an einzubeziehen – so auch beim Cobot-Projekt. Zunächst absolvierten zwei Fertigungsmitarbeiter im visuellen Klassenzimmer die Universal Robots Academy – eine Onlineschulung, die grundlegende Kenntnisse zur Roboterprogrammierung interaktiv vermittelt. Tiefergehendes Robotik-Know-how brachte Dahl Automation den Anwendern dann in einer weiteren Tagesschulung bei. „Bislang reicht diese Wissensgrundlage vollkommen aus, um alles mit dem UR-Roboter zu machen, was wir uns vorstellen“, erklärt der Leiter der Kunststofffertigung.

Zwei Klicks auf Teach Panel

Im Produktionsalltag selbst interagieren zwei Schichtarbeiterinnen bei Hensel unmittelbar mit James. Wenn jemand versehentlich an den Roboterarm stößt und die integrierte Funktion zum Sicherheitsstopp von UR greift, starten die Kolleginnen ihn mit nur zwei Klicks auf dem Teach Panel neu. Der UR10 ist dabei so konzipiert, dass er im Anschluss seinen normalen Zyklus reibungslos weiter ausführt.„Wir haben am Anfang einfach mal simuliert, wie sich der Roboter in einem solchen Szenario verhält. So waren die Berührungsängste unserer Mitarbeiterinnen schnell verflogen“, erläutert Kaiser.

Während der UR10 beständig palettiert, beschäftigen sich die Mitarbeiterinnen noch intensiver mit der Optimierung der Montageanlagen selbst, was die Produktivität in der Herstellung der Kabelabzweigkästen insgesamt steigert. Kaiser resümiert: „Hier bei Hensel identifizieren wir uns stark mit der Innovationskraft der Firma. Da ist man stolz, jetzt auch mit kollaborierenden Robotern zusammenzuarbeiten. Die Technologie von Universal Robots ist eine absolute Arbeitsplatzsicherung.“ mp

Bilder: Universal Robots