Robotertechnik

Flexible Automatisierungsplattform

Scara-Roboter in der Montage
Für komplizierte Montageaufgaben setzt Eltako schon seit 20 Jahren Roboter ein. Heute zählt die Robotertechnik zur Kernkompetenz des Unternehmens bei der Fertigung von Schaltgeräten. Flexible Scaras ermöglichen eine automationsgerechte Produktentwicklung und die simultane Weiterentwicklung von Produkt und Produktionsmittel.

Der Name Eltako („Elektrischer Tast-Kontakt“) ist Synonym für hochwertige elektromechanische und elektronische Schaltgeräte. In diesem Unternehmen stellen 200 Mitarbeiter/innen hauptsächlich für die Gebäudeinstallation und Steuerungstechnik bestimmte Produkte mit modernster Technik und hoher Fertigungstiefe her. Durch den Einsatz von Robotern sichert sich das Unternehmen viel Flexibilität für künftige Produkt- und Fertigungsoptimierung.

Als universelle Automatisierungsplattformen in nahezu allen Bereichen der Schaltgeräteproduktion findet man Turboscara-Roboter von Bosch Rexroth. Dabei stellt die Montage elektromechanischer Stromstoßschalter eine Reihe anspruchsvoller Aufgaben. Sie bestehen aus einer Vielzahl, teils filigraner, Kunststoff-Spritzgießteile, die auf Grund technologisch unvermeidbarer Toleranzwechsel das Zusammenfügen erschweren. Hinzu kommen biegeschlaffe Elemente wie Rückzugs- und Kontaktfedern, die sich oft nur mit aufwändigem Bewegungsablauf exakt montieren lassen. Die Turboscara haben die erforderliche Positioniergenauigkeit und die notwendige Flexibilität, auf Toleranz- und Produktänderungen schnell zu reagieren.

Anzeige

Unterschiedlicher ­Automatisierungsgrad – gleiche Komponenten

Für die Stromstoßschalter-Montage sind im Werk Loßburg zwei Anlagen mit unterschiedlicher Konzeption installiert. In beiden Fällen übernehmen Turboscara SR6 die Montage. Die erste Anlage ist eine Montagezelle mit einem Roboter. Die Bauteilzuführung erfolgt über insgesamt acht Werkstück-Palettenplätze, einen Wendelförderer und teilweise von Hand. Durch Zusammenarbeit zwischen Mensch und Roboter kann auf dieser Anlage eine hohe Typen- und Variantenvielzahl, bis Losgröße 1, wirtschaftlich montiert werden. Die zweite Anlage ist auf Standard-Schaltertypen ausgelegt. Hier werden 15 Varianten, auf zwei Roboter verteilt, montiert. Die Bauteilzuführung erfolgt ausschließlich über Werkstückpaletten aus Magazinen. Sowohl die Teilezuführung als auch die gesamte Montage läuft vollautomatisch per Roboter.

Beide Anlagen bestehen weitgehend aus den gleichen standardisierten Komponenten wie Robotern und Palettensystemen. Sie unterscheiden sich lediglich durch eine angepasste Peripherie und – in der erstgenannten Anlage – durch die Verbindung mit manueller Tätigkeit. Entsprechend der zu montierenden Stückzahlen wurde auf Basis der universell einsetzbaren Roboter jeweils ein unterschiedlicher Automationsgrad verwirklicht.

Einen Großteil dieser Flexibilität erhalten die Turboscara aus ihrer Bewegungsfreiheit, die komplexe Werkstückmanipulationen auf engem Raum ermöglicht. Im Fall der Stromstoßschalter ist beim Teilehandling auf Lage- und Formtoleranzen und die besonderen Eigenschaften biegeschlaffer Teile zu reagieren. So werden beispielsweise bei bestimmten Fügeoperationen Indexierungen gelöst, um praktisch die Selbstzentrierung toleranzbehafteter Bauteile zuzulassen.

Ähnlich wird auch eine Rückzugsfeder montiert. Sie erhält ihre Vorspannung durch das Einrasten der Enden in dafür vorgesehene Hinterschneidungen im Gehäuse und an einem Hebel. Um die Lagetoleranz aus der Zuführpalette auszugleichen, ist diese Feder zunächst in eine genau definierte Position zu bringen. Dazu streift der Roboter die Feder über den für ihren Sitz vorgesehenen Zapfen im Schaltergehäuse. Durch rechtzeitiges Öffnen des Greifers fällt die Feder auf den Gehäuseboden und hat damit eine exakte, vorläufige Lage in Bezug auf ihre endgültige Position erreicht. Abschließend dreht der Roboter die Feder um etwa 110 Grad. Nach einem genau bestimmten Hub in Z-Richtung rasten die Federenden ein.

Ein anderes für die vollautomatische Montage kritisches Element ist eine Kontaktfeder. Das biegeschlaffe Bauteil mit einer Wandstärke von 0,18 Millimetern muss in einen Klemmschlitz eingeschoben werden. Wegen der dabei zu überwindenden Reibung sitzt die (aus Platzgründen außermittig zu greifende) Feder zunächst schräg. Mit einem Nachdrücken des Robotergreifers von oben auf die Kante der Feder erreicht diese ihre endgültige Position.

Ähnlich erfolgt auch die Montage der Gehäusedeckel. Wegen ihrer Geometrie und der vorhandenen Greiferfinger können sie nur an einer exponierten Stelle gehalten werden. Fast alle Operationen lassen sich mit einem universellen Greiferfinger abarbeiten. Das spart Greifer-Wechselzeiten, erfordert aber geschickte Bewegungskombinationen. So kann der Gehäusedeckel an einem weit außermittig gelegenen Punkt aufgenommen und vorgefügt werden. Benachbarte Elemente des Mehrfachgreifers übernehmen gleichzeitig das Nachdrücken und bringen den Deckel formschlüssig in Position.

Handtastermontage mit menschlichem ­Bewegungsablauf

Dank der Beweglichkeit der Roboter lassen sich schwierige Aufgaben realisieren, die mit starren Methoden nicht lösbar sind, zum Beispiel die Montage der Handtaster. Dieser komplizierte Prozess ist dem menschlichen Bewegungsablauf nachempfunden. Der Handtaster wird vom Robotergreifer aufgenommen und zunächst mit einer Kante am Gehäuse angelegt. Gleichzeitig löst sich die Indexierung des Gehäuses, damit beim Andrücken eine Ausweichbewegung stattfinden kann. So lässt sich die gegenüberliegende Kante ohne Beschädigung einfügen.

In Applikationen wie der Stromstoßschalter-Montage kommen die Vorteile der Scara-Roboter voll zum Tragen. Je nach Stückzahl und Varianz kann man mit ihnen anpassungsfähige Lösungen schaffen. Ihre kompakte Bauform spart Platz. Die Positioniergenauigkeit und die moderne PC-Steuerung mit Vision-Anbindung sind Voraussetzung für komplexe Fügeoperationen. (gm)

Anzeige

Das könnte Sie auch interessieren

Anzeige

Energieeffiziente Antriebe

Da ist noch mehr drin

Umfassender Ansatz für weniger EnergieverbrauchIn Maschinen und Anlagen stecken in der Antriebstechnik große Potenziale zur Effizienzsteigerung. Deshalb beginnt für Rexroth dieses Thema mit der Bereitstellung einer Plattform effizienzoptimierter...

mehr...
Anzeige

Cobots

Kollaboration mit sieben Achsen

Sieben-achsige Cobots. Mit dem Robotik-Ingenieur Kristian Kassow und seinen zwei Partnern steckt hinter dem 2014 in Kopenhagen gegründeten Start-Up Kassow Robots ein erfahrenes Gründerteam.

mehr...
Zur Startseite