Ohne Mutingsensorik sollte die Zugangssicherung an einer neu entwickelten Inline-Messzelle bei Audi auskommen, dabei aber sämtliche komplexen Fahrzeuggeometrien beherrschen. Eine herausfordernde Aufgabenstellung, die ein Team mit Bravour gemeistert hat.
In der riesigen Fertigungshalle am Stammsitz der AUDI AG in Ingolstadt besprechen sich Tobias Hacker, Technischer Sachbearbeiter in der Instandhaltung Montagen AUDI AG, und Martin Demharter, Key Account Manager Automobilindustrie der SICK Vertriebs-GmbH, direkt an der Endmontagelinie. Die beiden sind Teil des mehrköpfigen interdisziplinären Teams aus Fertigungsplanung, Anlagenbau und Instandhaltung auf Seiten von Audi sowie dem Vertrieb und der Technologie-Sparte bei SICK. Schon seit vielen Jahren arbeiten sie zusammen daran, dass zum einen die Sicherheit der Mitarbeitenden im weltweit größten Audi-Werk gewährleistet ist und gleichzeitig der Materialfluss reibungslos funktioniert.
Alle Fahrzeugtypen, die in Ingolstadt gefertigt werden, durchlaufen in dieser Halle den letzten Qualitätscheck, unter anderem auch auf optimale Spaltmaße. Hierzu führten Mitarbeitende früher ohne elektronische Hilfsmittel die immergleichen Prüfungen durch, was für das menschliche Auge durchaus eine Herausforderung darstellen kann. Nach einer Umstellungsphase auf Handmessgeräte übernehmen jetzt Roboter diese Aufgabe und messen, mit Sensoren ausgestattet, die Fugen und Bündigkeiten am Fahrzeug.
„Wir haben die Inline-Messzelle aufgebaut, um mit den Messwerten sowohl den Qualitäts- als auch den Fertigungsprozess insgesamt nachhaltig zu unterstützen“, erklärt Daniel Bartolic, Fachplaner in der Fertigungsplanung Montage und Leiter des Projekts. Die Fahrzeuge fahren auf dem Endmontageband in die Inline-Messzelle ein und werden innerhalb weniger Sekunden von zwei simultan arbeitenden Robotern hinsichtlich Fugen und Bündigkeiten untersucht. Die Zugangsabsicherung erfolgt über das Safe Portal System von SICK, das die Funktion der simultanen Schutzfeldauswertung des Sicherheitslaserscanners microScan3 nutzt. Je zwei vertikal ausgerichtete Laserscanner am Ein- und am Ausgang der Inline-Messzelle sichern mit intelligenter Auswertung von acht simultanen Schutzfeldern den Gefahrenbereich zuverlässig und lückenlos ab.
Dabei arbeiten die Scanner mit einem Infrarot-Laserstrahl, der über einen rotierenden Spiegel aufgefächert wird und so jeweils links und rechts an Aus- und Einfahrt der Zelle virtuelle Schutzfelder aufspannt. Ein neuer, TÜV-zertifizierter Funktionsbaustein für die Siemenssteuerung erlaubt die simultane Auswertung beider Scanner. Passiert ein Fahrzeug die entsprechend definierten Schutzfelder, erkennen linker und rechter Scanner im Zusammenspiel, dass es sich um Material und nicht um eine Person handelt. Damit können die Roboter ihre Prüftätigkeit ausführen, da eine Gefährdungssituation ausgeschlossen ist. Die so garantierte Personensicherheit ist für Audi oberstes Gebot beim Einsatz von großen Industrierobotern.
Da sich im Audi-Werk Ingolstadt mehrere Fahrzeugmodelle mit unterschiedlichen Geometrien auf ein und demselben Endmontageband wiederfinden, sind die Herausforderungen an sichere und gleichzeitig produktive Lösungen zur Mensch-Material-Unterscheidung besonders groß. „Wir haben nach einer Sicherheitslösung gesucht, mit der wir alle vorhandenen Fahrzeugmodelle und Ausstattungsvarianten abdecken und auch neue Modelle implementieren können“, erläutert Daniel Bartolic seine initialen Anforderungen an Martin Demharter von SICK. Flexibel, produktiv, kostengünstig und vor allem platzsparend sollte die neue Lösung sein, sie sollte ohne Pendelklappen und ohne aufwändige Mutingsensorik auskommen. Dieses anspruchsvolle Anforderungsszenario besprach Demharter mit der strategischen Produktplanung bei SICK.
„Wir haben sämtliche sicherheitsrelevanten Perspektiven betrachtet, untersucht und alle relevanten kritischen Punkte bewertet, mit Tests, Prüfungen und natürlich der notwendigen lückenlosen Dokumentation“, fasst Raphael Rotter, Strategic Product Manager bei SICK, den großen Aufwand zusammen, der dafür einmalig betrieben wurde und sich ausgezahlt hat: „Dafür haben wir eine schlanke Lösung, die exakt die Flexibilität erreicht, die auch kommenden Weiterentwicklungen in der Endmontage Rechnung trägt,“ resümiert Daniel Bartolic das Ergebnis für Audi. Das Sicherheitssystem Safe Portal ist TÜV-zertifiziert, besteht aus zwei Sicherheitslaserscannern und einem Funktionsbaustein für die Siemens-S7-Steuerung und erfüllt die Anforderungen der EN ISO 13849. Als standardisierte Lösung im SICK-Portfolio übernimmt das System flexibel und effizient die Zugangsabsicherung in der Automobilproduktion. Die maßgeschneiderte Entwicklung zeigt, wie wichtig der Systemansatz mit der Kombination aus Hardware, Software und Dienstleistung aus einer Hand ist.
Für den Instandhalter Tobias Hacker sind Platzgewinn und Komplexitätsreduzierung am Endmontageband die entscheidenden Vorteile: „Die neue kompakte Lösung kommt ohne die bisher eingesetzte Mutingsensorik aus – das spart bis zu einem halben Meter Platz. Wir haben die vormals hohe Variantenzahl an verschiedener Hardware wie Lichtgitter und Lichtschranken inklusive Verkabelung auf nur noch zwei Scanner reduziert. Das spart Kosten und Aufwand bei der Wartung und Instandhaltung und wir profitieren zudem von einer enormen Komplexitätsminderung.“
Möglich wurde der Erfolg durch eine intensive und vertrauensvolle Zusammenarbeit im Team und vor allem auch den Mut und die Bereitschaft aller Beteiligten, neue Wege zu gehen. Dabei bereiteten die teils tiefschwarz glänzenden Oberflächen der Fahrzeugkarosserien dem Team anfangs durchaus Kopfzerbrechen, da stark reflektierende Oberflächen für optoelektronische Sensoren schwer zu detektieren sind. Diesem Problem begegneten die Safety-Experten mit kontinuierlichen Verbesserungen in der Logik.
So wurde zum Beispiel das Restart-Prozedere nach einer erkannten Schutzfeldverletzung mit dem werksüblichen Standardprozedere in Einklang gebracht, und auch schwarz glänzende Karossen können mittlerweile durch das Safe Portal System zuverlässig identifiziert werden. Eineinhalb Jahre nach Projektstart wurde das Safe Portal System bereits an der zweiten Montagelinie in Betrieb genommen und verrichtet dort unauffällig und sicher seinen Dienst. Für diesen Erfolg gibt es Martin Demharter zufolge gleich mehrere entscheidende Faktoren: „Erst die Zusammenarbeit auf Augenhöhe, langjährige Kooperationserfahrung und vor allem der gemeinsame Wille, die wirklich beste technische Lösung zu finden, führten zu dem guten Ergebnis.“
Die positive Erfahrung mit Safe Portal in der Endmontage hat sich bei Audi schon herumgesprochen, denn für technisch ausgereifte, produktive Lösungen bei der sicheren Mensch-Material-Unterscheidung interessiert man sich auch im Karosseriebau, in der Lackiererei oder dem Presswerk. – Ganz getreu der obersten Maxime: „Vorsprung durch Technik“.
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