Motoman-Roboter für prozesssichere Montage

Die Fichter Maschinen in Eichstetten konzipiert und baut Montagesysteme für die industrielle Verarbeitung von Metall-, Gummi- und Kunststoffteilen. Die Systemlösungen reichen von teilautomatisierten Montagemaschinen bis zu vollautomatischen Montageanlagen in den Kernbereichen Fügen, Kleben, Laserschweißen und Ultraschallschweißen. Die 1992 gegründete Firma entwickelt und fertigt Montagemaschinen und -anlagen vorrangig für Automobilzulieferer (60 Prozent), gefolgt von Elektroindustrie (20 Prozent) und Medizintechnik (20 Prozent). Beauftragt wird der Hersteller hauptsächlich von Kunden in Deutschland. Die Spezialmaschinen gehen aber auch in den Export: Jüngst wurde eine Montageanlage für die Herstellung eines Motorenteils nach Siebenbürgen in Rumänien geliefert. Als Systempartner des Roboterherstellers setzt Fichter seit vielen Jahren auf Motoman-Industrieroboter.

Mitte 2015 begann die Planung zur größten und aufwendigsten Roboteranlage, die die Firma bisher realisiert hat: Zehn Roboter des Typs Motoman MH12 verketten und automatisieren 25 Prozessstationen des System-Baukastens. In allen Maschinen und Anlagen wird ein hoher Anteil der standardisierten Baugruppen aus dem System-Baukasten integriert. Die Kompatibilität der Komponenten ermöglicht kurze Realisierungszeiten sowie durchgängige Funktionen und Prozesse.

Die Umsetzung war aufgrund der im Lastenheft niedergelegten, umfangreichen Anforderungen des Kunden ausgesprochen anspruchsvoll: Dazu zählten die prozesssichere Montage von neun Einzelteilen mit jeweils mehreren Varianten zu fünf verschiedenen Baugruppen, eine durchgängige Rückverfolgbarkeit, Autonomie von 30 min und die Bedienung der Anlage durch nur einen Mitarbeiter.

Die Entscheidung, Roboter als Handhabungstechnik einzusetzen, fiel schon früh in der Planungsphase, weil Einzelteile drehend montiert und gewendet werden müssen. Außerdem konnte so die durch die Varianten geforderte hohe Flexibilität gewährleistet werden. Hinzu kam, dass die Einschränkungen in der Länge der Anlage ein Portalsystem ausschlossen.

Die Mehrzahl der eingesetzten Roboter ist mit einem Twin-Greifersystem ausgestattet, die in einem Zyklus pro Station immer ein Teil entnehmen und wieder eines einlegen. Die Anlage arbeitet mit einer Zykluszeit von 20 s.

Die wichtigsten Montageprozesse der vollautomatischen Anlage sind:

• Servomotorische Füge- und Bördelstationen mit Kraft-Weg-Überwachung
• Befettung von Einzelteilen mit Wägesystem zur Überwachung der Fettmengen
• Prüfstationen für Bauhöhe, Durchmesser, Drehmoment, Rund- und Planlauf
• Kennzeichnung durch Etikettierung

Die Zuführung sämtlicher Einzelteile erfolgt durch normierte Systeme aus dem System-Baukasten: Box-Store, Step-Store, Stack-Store und Slide-Store. Aufgrund der Komplexität des Montagevorgangs ist die Anlage zusätzlich durch ein Werkstückträgersystem Duo-Floor verkettet.

Die Ingenieure des Unternehmens entschieden sich für 6-Achs-Roboter der Motoman MH-Serie. Hierbei wurde mit dem Handlingroboter Motoman MH12 auf das schnellste Modell seiner Klasse zurückgegriffen. Die Tragkraft ist auf 12 kg ausgelegt. Zugleich erlaubt das schlanke Design des Motoman MH12 eine hohe Roboterdichte. Mit Roboter-Entwicklungen wie dem Motoman MH12 will die Firma ihren Kunden in der Automotive-Industrie und verwandten Branchen entscheidende Wettbewerbsvorteile verschaffen. Denn der Roboter arbeitet präzise und mit hoher Taktzahl. Zugleich benötigt das Modell nur wenig Platz und kann so dichter platziert werden.

Koordiniert werden jeweils zwei Manipulatoren über die High-End-Steuerung DX200Twin. In die neue Controller-Generation DX 200 hat der Roboter-Hersteller die langjährige Expertise seiner Ingenieure einfließen lassen: Die DX200 bietet über 120 anwendungsspezifische Funktionen. Weitere Bussysteme und der integrierte Safety Controller machen die DX200 zu einer kompletten Funktionalen Sicherheitssteuerung (FSU) der Kategorie 3. Mit bis zu 32 festlegbaren Sicherheitszonen und 16 möglichen Werkzeugen werden kleinere Arbeitsbereiche und eine sehr gute Ausnutzung der Produktionsfläche möglich. Auch können im Schnittfeld Roboter-Mensch mehrere Teilprozesse gleichzeitig ausgeführt werden – die entsprechenden Sicherheitsstandards bleiben dabei gewährleistet.

Die DX200 ist auf die vereinfachte Integration von Peripheriegeräten ausgelegt. Über die Multi-Robot-Technologie können bis zu acht Roboter beziehungsweise 72 Achsen synchron kooperieren. Die eingesetzten DX200TWIN-Systeme ermöglichen die Koordination von zwei Robotern mit bis zu 18 Achsen. Weil jeder Roboter die Positionen der anderen Roboter kennt, ist eine „Crash-Situation“ ausgeschlossen. Die Roboterdichte in der Montagehalle lässt sich folglich optimal ausschöpfen. Eine hohe Performance und Verfügbarkeit gewährleistet wiederum die Advanced-Robot-Motion-Technologie (ARM). Sie garantiert eine branchenweit Maßstäbe setzende Bahnführung sowie reduzierte Teach-Zeiten.

Die vom Maschinenhersteller entwickelte und gefertigte Anlage – unter Einbindung der Roboter MH12 und der Steuerung DX200TWIN – ist in der Lage, eine Überprüfung sowie lückenlose Nachverfolgbarkeit jedes einzelnen Bauteils jederzeit zu ermöglichen. Somit lassen sich Fehler, sollten sie auftreten, tracken und rasch beheben. Dazu wurde sehr viel Wert auf die Einbindung modernster Informations- und Kommunikationstechnik gelegt. So wird die durchgängige Prozessdatenüberwachung zur Diagnose und Nachjustierung von Montagevorgängen genutzt und die Fernwartung zur zeitnahen Betreuung und Optimierung durch den Hersteller. Die Vernetzung aller Stationen in der Leitsteuerung wiederum ermöglicht zusammen mit der Anbindung an das PPS des Kunden und der normierten Bedienoberfläche eine optimale Bedienung auch bei Typenwechseln.

Die Anlage ist zudem so konzipiert, dass bei Bedarf eine problemlose und schnelle Verlagerung und Wiederinbetriebnahme durchgeführt werden kann. Möglich macht dies die Plattform Robo-Cell, auf der alle Funktionsmodule der Anlage inklusive der Roboter und der Steuerung installiert sind. Mit dieser Technik werden in sich geschlossene Module gebildet.

Die Fichter-Anlage ist im Herbst 2016 in Betrieb gegangen. Sie verschafft dem Kunden des Maschinenbauers entscheidende Wettbewerbsvorteile – sicherer Betrieb in 21 Wochenschichten, kurze Rüstzeiten unter 20 min für eine andere Teilevariante, Archivierung sämtlicher Produktions- und Messdaten und ein einfacher übersichtlicher Aufbau, der die Bedienung und Wartung wesentlich erleichtert. tha