Montagetechnik: Automatisierung verkürzt Time-to-Market Bügeleisen aus Roboterhand

Montagetechnik: Automatisierung verkürzt Time-to-Market

Bügeleisen aus Roboterhand

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Bei der Herstellung von Bügeleisen hat Rowenta mit einer robotergestützten Montagelinie in eine flexible und wirtschaftliche Produktionstechnik investiert. Die Taktzeiten ließen sich um 40 % reduzieren

Für den Elektrogeräte-Hersteller Rowenta Werke GmbH, Offenbach, ist es keine Frage: Nur durch permanente Innovation lassen sich auch in Deutschland technische Konsumgüter für den internationalen Markt wirtschaftlich fertigen. Ein Beispiel hierfür ist die neue robotergestützte, vollautomatische Montage von Bügeleisen.

Rowenta ist international bekannt für qualitativ hochwertige Elektro-Kleingeräte wie Haartrockner und Bügeleisen. An seinem Standort Erbach im Odenwald produziert das Unternehmen Bügeleisen für den weltweiten Export. Doch andere Länder haben auch andere Vorschriften: Daher fertigt Rowenta seine Modelle DX 8000, DZ 5000 und DZ 9000 mit den jeweils länderspezifischen Untertypen hinsichtlich Stecker und Elektronik. Hierzu muss die Anlage je nach Losgröße der unterschiedlichen Serien zwei bis drei Mal am Tag umgerüstet werden. Für die Planungs- und Entwicklungsabteilung ging es im Rahmen von Prozessoptimierungen somit um eine möglichst flexible, vollautomatische Montage der Bügeleisen. Schnell war klar, dass konventionelle Sonderanlagen zu teuer und vor allem zu unflexibel für die komplexen Montagevorgänge sind. Statt also in solche, meist nur für einen speziellen Zweck gebaute Systeme zu investieren, setzt das Unternehmen auf vollautomatische, robotergestützte Montage.
Das komplette Montagesystem ist eine Eigenentwicklung. Matthias Vögler, Leiter Engineering Services, erläutert die Unternehmensphilosophie: „Wir wollen am Standort Erbach wettbewerbsfähige Elektrogeräte für den Weltmarkt produzieren. Dies ist nur mit einer durchgängigen Automation möglich. Außerdem geht es darum, das Prozess-Know-how im Unternehmen zu halten und unseren technologischen Vorsprung weiter auszubauen. Daher entwickeln wir alle unsere Applikationen selbst. Dies führt auch zu kurzen Reaktionszeiten bei Marktveränderungen.“ Ein Ergebnis dieser ambitionierten Entwicklungs- und Planungsarbeiten ist die Montagelinie für Bügeleisen. Ausgelegt für eine Betriebsdauer von etwa 12 bis 15 Jahren, soll sie in dieser Zeit fünf bis zehn Generationen von Bügeleisen fertigen. Von Planungsbeginn bis Inbetriebnahme vergingen kaum elf Monate.
Der Entscheidung für die ABB Automation GmbH, Friedberg, als Roboterlieferant ging eine gründliche Analyse aller Vor- und Nachteile unterschiedlicher Roboterkonzepte voraus. Ausschlaggebender Faktor war neben den technischen Daten der Roboter vor allem die hohe Funktionalität der ABB-Software-Module DispenseWare und Collision Detection. Mit ersterem dosiert der Roboter punktgenau die erforderliche Menge an Kleber oder Dichtmasse, abhängig von der Geschwindigkeit am TCP (Tool Center Point = Werkzeug-Mittelpunkt). Wenn der Roboter zum Beispiel in Ecken oder innerhalb enger Konturen langsamer wird, reduziert DispenseWare proportional hierzu auch die Dosiermenge. Dies stellt einen ökonomischen Materialauftrag und eine gleichbleibend hohe Qualität der Klebung sicher.
Das Modul Collision Detection wiederum sorgt für die Betriebssicherheit. Sich bewegende Roboterarme stellen stets ein Gefahrenpotenzial dar. Daher gilt es, kostspielige Schäden an Robotern, Werkzeugen, Produkten oder peripheren Systemen auszuschließen. Dazu muss der Anwender aber wissen, ob es irgendwo im System zu Kollisionen mit anderen Komponenten kommen kann. „Hier hilft die ausgereifte Kollisionserkennung, bereits im Vorfeld etwaige Schwachstellen zu erkennen und geeignete Gegenmaßnahmen zu ergreifen“, merkt Matthias Vögler an.
Für die neue Montagelinie lieferte ABB insgesamt 42 Industrieroboter der Modellreihe IRB 140. Sie übernehmen sämtliche, teilweise sehr komplexe Handhabungs-, Schweiß-, Montage-, Klebe- und Prüfaufgaben. Dabei kommt es in den einzelnen Montagestufen auf eine optimale Zusammenarbeit der Roboter untereinander an. Allein 14 Roboter arbeiten in der Sohlenmontage. Sie schrauben hier unter anderem einen Regler an, stellen ihn korrekt ein, verschweißen die vorher verlegten Verbindungen und setzen eine Isolierscheibe auf. Vor der anschließenden Weitergabe an die nächste Montagestufe wird die Baugruppe überprüft. Dort bringen zwei von zehn IRB 140 die Hitzeschilde und Griffe der Bügeleisen mit einem Heißkleber an. Hierzu tragen sie – von DispenseWare gesteuert – den zähen Klebstoff in sehr engen Konturen auf. Die übrigen Roboter dieses Montageabschnitts komplettieren weitere Teile des Bügeleisens und überprüfen die Dichtheit der Klebung.
Ein Novum ist der robotergesteuerte Tampondruck. Bisher wurden die Bügeleisen mit konventionellen Tampondruckmaschinen bedruckt. Diese hatten jedoch einen gravierenden Nachteil: Bei jedem Serien- und Modellwechsel mussten sie zeit- und arbeitsintensiv neu eingestellt werden. Jetzt übernehmen sechs Roboter das Tampondrucken. Sie erhalten dazu von der Produktionsplanung nur ein modifiziertes Steuerungsprogramm für den jeweiligen Bügeleisentyp – der Rest erfolgt automatisch. Die Endmontage übernehmen ebenfalls sechs Roboter, und fünf sorgen für Übergabe, Beschickung und Pufferung zwischen den einzelnen Stationen. Ein Roboter steht als Reserve bereit.
„Technologisch haben wir mit der robotergestützten Automation die richtigen Schritte in eine flexible, zukunftsfähige Produktionstechnik unternommen“, bilanziert Matthias Vögler zufrieden. „So konnten wir unsere Taktzeiten bereits um 40 Prozent reduzieren und eine Produktion von rund 9000 Bügeleisen pro Tag realisieren.“ Die positiven Erfahrungen mit der neuen Montagelinie flossen bereits in eine weitere Sohlenfertigungsanlage ein, und Rowenta nahm im Werk Erbach ein zweites System in Betrieb. Hier verkleben drei IRB 140 die Aluminium-Sohlen der Bügeleisen mit einem Bimetall-Layer.
Dipl.-Ing. Hans P. Fritsche Fachjournalist in Gernsheim
Sechs Roboter übernehmen das Tampondrucken
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