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Basisseminar RWTH AachenSo läuft's zwischen Mensch und Maschine

RWTH Aachen Basisseminar

Im Basisseminar „Mensch-Roboter-Kollaboration“ des Werkzeugmaschinenlabors WZL der RWTH Aachen sollen Grundlagen im Bereich Mensch-Roboter-Kollaboration vermittelt werden, außerdem wird analysiert, welcher Roboter zu welchem Anwendungsfall passt.

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RobotikRoboter wachsen mit ihren Aufgaben

Steckvorrichtungen für Kraftstrom werden weltweit und in allen industriellen Branchen benötigt. Die PCE Gruppe aus St. Martin im Innkreis, Österreich, produziert Schutzkontaktsteckvorrichtungen, Schalter und Verteiler aller Couleur und weltweit gängiger Normen. Das Sortiment von derzeit rund 14.000 Artikeln umfasst eine bunte Typenvielfalt mit vielen kunden- und länderspezifischen Varianten. Alle nötigen Kompetenzen, einschließlich dem Kunststoff-Spritz- und Druckguss hält PCE in sechs weltweiten Unternehmen im Haus. Deren Fäden laufen am österreichischen Hauptsitz St. Martin mit 200 Mitarbeitern zusammen. An diesem Standort wird mit 35 Millionen. Euro ein Großteil des Jahresumsatzes von 65 Mio. Euro der Gruppe erwirtschaftet. Die Exportquote beträgt 80 Prozent.

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Konsequente Investitionspolitik

Robotik: Roboter wachsen mit ihren Aufgaben

Zum Erfolgsrezept der österreichischen Unternehmenslenker gehören stetige Investitionen in Entwicklung und die Optimierung der Fertigungskonzepte. Den Bedarf für Kapazitätserhöhungen in diesem Kernproduktsegment erfüllten die hauseigenen Anlagenbauer im Frühjahr 2009 erstmalig durch die Integration eines Scara-Roboters. Der Stäubli RS 40B erhöhte den Automatisierungsgrad einer Linie, in der drei- und fünf-polige CEE-Steckverbinder in 36 Varianten bis zum fertigen Produkt montiert werden. Mit dieser Anlage haben wurden zwei entscheidende Vorteile erschlossen: die Null-Fehler-Produktion und eine Kapazitätserhöhung."Dies und die hohe Verfügbarkeit der Anlage, die deutlich über der 95-Prozent-Marke liegt, veranlassen uns, sukzessive weitere Anlagen mit Industrierobotern auszustatten", sagt Betriebsleiter Heinz Noindl.

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Nur wenige Sekunden pro Stecker

In der Montage der drei-poligen Verbinder arbeitet die Anlage mit einer Taktzeit von 2,5 Sekunden, bei der Montage der fünf-poligen wird in 3,5 Sekunden getaktet. Ein einziger Handarbeitsplatz kombiniert die Zuführung der Spritzguss-Gehäuse-Grundkörper und einem manuell gesteckten Kontakt mit der Überwachung der Linie. Das diffizile Greifen weiterer Kontakte aus der Zuführung des Vereinzelers und ihr positionsgenaues Stecken im Kunststoffgehäuse übernimmt der Scara-Roboter. Dabei erhöht ein pneumatischer Mehrfachgreifer von Schunk die Flexibilität der Anlage zur Montage einer großen Variantenvielfalt. Diese fordert das sichere Pick & Place von schraub- und schraublosen Polen in variierender Anzahl sowie in unterschiedlicher Position des Kunststoffträgers. An weiteren Stationen der Anlage werden die Kontakte verpresst und der CEE-Stecker/-Verbinder mit seiner zweiten Gehäusehälfte komplettiert. Dabei wird jeder einzelne Arbeitsschritt sensorisch überwacht. Eine übergeordnete SPS verknüpft alle Anlagenteile einschließlich der Robotersteuerung, einer Stäubli-CS 8C, sowie die produktspezifischen Parameter aller Produkttypen und Varianten. Resultate daraus sind die hundertprozentige Qualitätssicherung und die hohe Verfügbarkeit.

Schlanker Sechsachser für Pick & Place auf engem Raum

Fast zeitgleich nahm ein schlanker Sechsachs-Roboter des Typs Stäubli TX 60 seine Arbeit in St. Martin auf. Diese Roboterzelle für die Montage drei-,vier- und fünf-poliger Kontaktträger in 63- und 125-Ampere-Ausführungen arbeitet seitdem komplett mannlos in drei Schichten. Ein Bildverarbeitungssystem von Cognex übermittelt dem hängend angeordneten Knickarmroboter die jeweilige Position der nicht positionsgenau bereitgestellten Kunststoffteile. So beherrscht der TX 60 ¿den Griff in die Kiste¿.. Sollte sich tatsächlich einmal ein Falschteil einschleichen, erkennt der Roboter diest und schleust es aus. Zur Montage der elektrischen Kontakte und anschließender Qualitätsprüfung verfährt der schnelle Sechsachser den Kunststoffträger an mehrere Stationen bis zur Ablage der bestückten Baugruppen im Werkstückträger. Dabei verrichtet der TX 60 seine Arbeit rund um die Uhr. Weiteres Merkmal der Stäubli-Maschine: lange Wartungsintervalle, die sich gerade im Drei-Schicht-Betrieb positiv bemerkbar machen. Servicearbeiten fallen auch im Dauereinsatz nur alle paar Jahre einmal an.

Vorgaben für das Systemhaus

"Diese Roboterzelle erfüllt unsere hoch gesteckten Erwartungen in Sachen Verfügbarkeit und Null-Fehler-Ergebnis. Sie wurde komplett bei einem Systemhaus in Auftrag gegeben, allerdings mit der Vorgabe, ausschließlich Stäubli-Roboter einzusetzen", erklärt Betriebsleiter Noindl. "Die Entscheidung pro Stäubli trafen wir nach sorgfältiger Abwägung. Nun wollen wir konsequent auf dieser Schiene bleiben. Wir haben uns aufgrund guter Empfehlungen, der kompakte Bauweise der Roboter, ihrer sprichwörtlichen Zuverlässigkeit und der Nähe der Ansprechpartner bewusst für Stäubli entschieden. Bis jetzt haben wir nur gute Erfahrungen gemacht."

Neue Roboter mit gehobenen Aufgaben

Momentan warten bereits die nächsten Scaras im PCE-Anlagenbau darauf, in zwei weiteren Montagelinien für schraub- und schraublose CEE-Steckverbinder ihren Job zu tun. "Nur soll ihr Aufgabenspektrum noch einen Tick komplexer werden, so dass ein vollautomatischer Greiferwechsel vorgesehen ist", verrät PCE-Anlagenbauer und Programmierer Gerhard Resch. "Wir haben gesehen, wie problemlos die Integration der Roboter zu realisieren ist. Dessen ungeachtet können wir jederzeit auf schnelle Unterstützung von Stäubli Robotics in Linz oder Bayreuth zählen. Deshalb gehen wir die nächsten Schritte zum Ausbau unserer Robotik ohne Risiko." Gerade wird ein weiterer Mitarbeiter zur Roboter-Schulung zu Stäubli nach Bayreuth entsandt.

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