Vollautomatische Baugruppenmontage mit Motoman-Handlingrobotern

Sie bilden das Herzstück einer vollautomatischen, flexiblen Roboteranlage für die Baugruppenmontage beim Unternehmen Zimber Verpackungen.

Tatort Gutach im Breisgau: Hochmoderne Maschinen verpacken bei Zimber Verpackungen, einem Spezialisten für die Herstellung hochwertiger Kartonagen und Folienartikel, im Kundenauftrag vollautomatisiert ganze Sets sowie Klein- und Großserien. Doch dabei sollte es nicht bleiben. Denn den folgenden Entschluss hatte Geschäftsführer Ralf Zimber schon vor einigen Jahren gefasst: Der lukrative Geschäftsbereich Lohnverpackung sollte um die zusätzliche Dienstleistung Baugruppenmontage für unterschiedlichste und komplexe Bauteile erweitert werden. Doch wie würde sich diese ehrgeizige Herausforderung schultern lassen? Zumal die Anforderungen hinsichtlich Qualität und Flexibilität ständig steigen.

Nach einigen Überlegungen und Anfragen bei einer Reihe von Maschinenbauern wurde rasch deutlich: Wirtschaftlich war die Aufgabe nur mit einer betreuten Eigenentwicklung realisierbar. Gemeinsam mit einem freien Konstrukteur wurde daher das Anforderungsprofil detailliert festgelegt und die Möglichkeiten im Kosten-Nutzen-Verhältnis abgewogen.

„Wichtigstes Ziel bei der Entwicklung der Anlage war, ein Maximum an Flexibilität bei gleichzeitigem Minimum an Zeitverlust sowohl bei den Umrüstvorgängen wie auch bei der Montage zu erreichen“, berichtet Ralf Zimber. Aus Wünschen wurde in 15 Monaten Entwicklungs- und Bauzeit Wirklichkeit. Installiert wurde eine hochmoderne Anlage mit drei Industrierobotern Motoman MH5 von Yaskawa. Verschiedenste Teile für die Elektronikindustrie, beispielsweise Steckverbinder und Kabelverschraubungen, aber auch Bauteile für die Heizungsindustrie sowie für viele andere Anwendungen können nun in kürzester Zeit präzise montiert werden.

Für den Teiletransport können bei Zimber Verpackungen je nach Anforderung entweder die Hochgeschwindigkeitsroboter oder ein Rundtisch verwendet werden. Sofern die Bauteile noch verschraubt werden sollen, wird der Rundtisch mit integrierter Schraubstation eingesetzt, für die unterschiedliche Bauteile mit Rechts- oder Linksgewinde kein Problem darstellen. Ist kein Verschrauben der Bauteile erforderlich, übernehmen die extrem schnellen Yaskawa-Roboter den kompletten Teiletransport. Die Zuführung der Einzelteile erfolgt über universelle Förderbänder. Dabei kommen spezielle im 3D-Druckverfahren hergestellte Aufnahmen zum Einsatz, die exakt auf das jeweilige Bauteil abgestimmt sind.

Die Robotersteuerung steuert auch sämtliche Montagevorrichtungen. Das ermöglicht nicht nur die Montage von komplexen Bauteilen, die bei Zimber Verpackungen aus bis zu acht Einzelkomponenten bestehen, sondern zusätzlich die Montage von zwei einfachen, jedoch völlig verschiedenen Bauteilen gleichzeitig.

Für die vielfältigen, komplexen Aufgaben des Verpackungsspezialisten im Breisgau sind die 6-achsigen Roboter Motoman MH5 optimal geeignet.

Das Modell ist speziell auf den Einsatz in den Bereichen Handling, Maschinenbeschickung, Verarbeitungs- und Verteilungsapplikation ausgerichtet. Mit einer Traglast von fünf Kilogramm bei einem Eigengewicht von nur 29 Kilogramm und einer erhöhten Reichweite von bis zu 895 Millimetern ist der MH5 ausgesprochen effizient. Konzipiert wurde er für den Einsatz in beengter Arbeitsumgebung: Durch seine flexiblen Montagemöglichkeiten an Wand, Decke oder Boden spart der Roboter wertvolle Produktionsfläche. Durch seine schlanke Bauweise werden Umrüstvorgänge erleichtert. Der maximale Arbeitsbereich ist mit 160 Grad in beide Richtungen großzügig ausgelegt. Um den Anforderungen höchster Flexibilität gerecht zu werden, ist jeder der drei Motomänner mit mehreren elektrisch angetriebenen Greifern bestückt. Sie sind für unterschiedlich erforderliche Abmessungen ausgelegt und stellen sich somit flexibel auf die jeweiligen Bauteile ein. Ein weiterer Vorteil: Die Behandlung der Bauteile erfolgt schonend. Somit können, mit nur einem System, sowohl robuste Metallteile unterschiedlicher Abmessungen als auch empfindliche O-Ringe und dünnwandige Kunststoffteile sicher gegriffen und transportiert werden. Die Wiederholgenauigkeit beim MH5 beträgt 0,02 Millimeter. Die korrekte Positionierung oder der Zusammenbau der Einzelteile wird bei Bedarf durch eine in die Robotersteuerung integrierte hochauflösende Kamera vorgenommen. Sofern erforderlich, kann diese sogar bestimmte Merkmale der Bauteile, wie zum Beispiel Durchmesser oder Winkel von Nuten, genau ausmessen. Die einfache und schnelle Integration sowie die hohe Qualität waren mit ausschlaggebend bei der Entscheidung für Yaskawa. Die neu konstruierte Anlage hat sich inzwischen in der Praxis bewährt: So übernehmen die Motoman-Handlingroboter bei Zimber aktuell für das mittelständische Familienunternehmen Hummel mit Sitz im südbadischen Denzlingen die Konfektion von 12-poligen Kupplungssteckverbindern. Diese bestehen aus insgesamt sechs Einzelkomponenten, die trotz hoher Taktzahlen sehr passgenau zusammengefügt werden müssen.

Dank der neuen vollautomatischen Anlage zur Baugruppenmontage kann der Verpackungs- und Montagespezialist Zimber Verpackungen also technisch anspruchsvollste Verpackungsaufgaben und Einzelteilmontagen übernehmen. Und nicht nur das: In einem von Fachkräftemangel geprägten Umfeld kann das Unternehmen damit weiter wachsen. Denn die drei Handlingroboter Motoman MH5 von Yaskawa bedienen Kundenaufträge flexibel und zuverlässig. aru