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In 18 Sekunden ist alles gelaufen

Robotergestützte Montage von Schraubverbindern
In 18 Sekunden ist alles gelaufen

Robotik | Die automatische Montage und Verpackung von Schraubverbindern stellte den Anlagenbauer D+P vor eine Herausforderung. Die strammen Vorgaben waren mit einer Standardlösung nicht zu erfüllen.

Es ist kein Zufall, dass die Dosier- und Prüftechnik GmbH, kurz D+P, den Zuschlag zum Bau der Anlage bekam. Das Unternehmen hat sich seit seiner Gründung vor knapp 30 Jahren auf die Bereiche Dosieren, Prüfen und Montieren konzentriert. In den letzten Jahren verstärkten die Spezialisten aus Nördlingen ihr Engagement im Sondermaschinenbau und haben sich mit speziellen Lösungen einen Namen gemacht.

Bei der automatischen Montage von Schraubverbindern für Energieverteilsysteme waren einmal mehr die klassischen Kernkompetenzen von D+P gefragt. Prinzipiell geht es darum, Messingeinsätze in so genannte Grundkörper einzuschrauben. Dabei spielen die Schraubmontage, die exakte Befettung sowie jede Menge Prüftechnik die entscheidende Rolle. Die Aufgabe war für D+P wie geschaffen, denn es war zudem eine flexible, effiziente und wirtschaftliche Lösung gefordert. „Um alle 64 Produktvarianten abdecken zu können, mussten wir alle Register ziehen“, versichert Tobias Faaß, Geschäftsführer von D+P. „Gleichzeitig musste die Anlage platzsparend gehalten werden, da nur 40 Quadratmeter Produktionsfläche verfügbar waren.“ Mit einem durchdachten Konzept und vier kompakten Stäubli-Robotern ließ sich das Problem schließlich lösen.
Die einzelnen Schraubverbinder unterscheiden sich erheblich voneinander. Die Abmessungen der Grundkörper reichen von 30 bis 300 mm Länge bei Durchmessern zwischen 20 und 60 mm. Hinzu kommen unterschiedliche Formen und Bauweisen. Nur die Montageaufgabe bleibt immer gleich: In die Grundkörper müssen Messingeinsätze mit exakt definierter Einschraubtiefe eingesetzt werden. Eine Anlage mit zehn Automatikstationen, zwei Scara-Roboter und zwei Sechsachs-Roboter übernehmen die anspruchsvolle Aufgabe.
Der Roboter muss den Gewindeeinsatz hochgenau bis zur definierten Einschraubtiefe eindrehen
Nach dem manuellen Auflegen der Grundkörper kommt der erste Sechsachser zum Einsatz. Das Modell TX60 holt mit seinem Innengreifer den Grundkörper ab und fährt damit zu einem Kamerasystem, wo der Typ geprüft und der Drehwinkel justiert wird. An dieser Station stehen zudem eine Nadelprägung und eine Tintenstrahlbedruckung auf dem Programm. Dann übergibt der Roboter die identifizierten und gekennzeichneten Grundkörper an das Werkstückträgersystem.
An der nächsten Station werden die Messing-Gewindeeinsätze eingeschraubt. Dazu holt sich einer der beiden Scara-Roboter einen Einsatz an der Zuführstation und legt ihn auf einer definierten Richtposition ab, fährt danach zu einer Befettungsstation und weiter zur Einschraubposition am Grundkörper. Hier wartet eine anspruchsvolle Aufgabe: Der Vierachser muss den Gewindeeinsatz präzise am Grundkörper ablegen und danach mit seiner Schraubspindel hochgenau bis zur definierten Einschraubtiefe eindrehen. Die Werkstoffkombination, sprich ein Grundkörper aus Alu und ein Gewindeeinsatz aus Messing, macht den Schraubprozess auch nicht eben einfacher. „Die Schraubstation hat eine Schlüsselstellung innerhalb der Anlage“, sagt Tobias Faaß. „Deswegen haben wir sie zweimal ausgeführt.“ Auf diese Weise lassen sich die vorgegebenen Taktzeiten erreichen. Und im Notfall bei einer Störung kann an einer der Stationen mit verringertem Output weiter gearbeitet werden. Die Scara-Roboter arbeiten nicht nur schnell, sondern auch präzise, denn die Einschraubtiefe muss auf nahezu 0,2 mm genau passen. Und die Performance der Modelle ist am Ende entscheidend für den Output der Anlage.
Nach der Montage durchlaufen alle Grundkörper eine weitere Bildverarbeitungsstation, wo Kameras die Einschraubtiefe kontrollieren. Im nächsten Schritt passieren die montierten und kontrollierten Grundkörper die letzte Roboterstation. Hier entnimmt ein weiteres Stäubli-Modell den kompletten Schraubverbinder vom Werkstückträger und fährt zu einer Station, an der die Stirnseiten des Grundkörpers befettet werden. Die definierte Position wird dabei dynamisch angefahren. Der Roboter stoppt abrupt und hält den Grundkörper präzise und ohne ein Nachzittern für die Befettung parat. Schließlich werden die fertigen Schraubverbinder an eine Verpackungsstation übergeben.
Der Roboter arbeitet dabei so dynamisch, dass er noch eine weitere Aufgabe mit erledigt. Er greift sich auch noch eine so genannte Pillendose, in der sich Kleinteile wie Abdeckkappen und Reduzierhülsen befinden, passiert damit eine weitere Bildverarbeitungsstation und übergibt den Inhalt ebenfalls an die Verpackungseinheit. Hier werden Schraubverbinder und Kleinteile in zwei verschiedenen Schlauchbeuteln verpackt. „Der Sechsachser wird an dieser Station bis an die Leistungsgrenze gefordert“, versichert Matthias Haschka, Leiter Steuerungstechnik bei D+P. „Wir hatten eben keinen Platz für ein größeres Modell und außerdem ist ein leichter Roboter dynamischer als eine große, schwere Maschine.“ Trotz der Komplexität der Anlage mit ihren vielen Abfragen, Sensoren und Kamerasystemen werden die geforderten Taktzeiten eingehalten. Die komplette Montage und Verpackung einer definierten Produktvariante dauert gerade mal 18 s. (ub) •
Industrieanzeiger
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