Montagezellen Mit Fertigungszellen zur modularen Produktion

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SCIO Automation GmbH

Eine Sonderanlage wie ein Serienprodukt entwickeln: Aus dieser Idee hat Minitec ein Konzept entwickelt, aus dem sich individuelle Anlagen auf Basis standardisierter Zellen realisieren lassen. Das spart Zeit und Kosten – und ist flexibler als jede Sonderlösung.

Im Sonderanlagenbau ist jedes Projekt spezifisch an den Anforderungen des Kunden ausgerichtet. hier hat sich Minitec seit vielen Jahren eine große Kompetenz aufgebaut – auch im Bereich der Automatisierung. Dabei gibt es immer wieder Überlegungen: Wie kann man trotz des hohen Individualisierungsgrads auch Aspekte aus der Serienfertigung aufgreifen? Das Ziel soll sein, Standardlösungen in die Projekte einfließen zu lassen, um dadurch Kosten- und Zeitvorteile für den Kunden zu erreichen. Zugleich bietet es Minitec die Möglichkeit, auch intern schnellere Prozesse in der Konstruktion und Angebotserstellung aufzusetzen.

Vor diesem Hintergrund sich Minitec intensiv mit der Konzeption modularer Fertigungszellen befasst – also in sich geschlossener Boxen, die

• stets die gleichen Abmessungen aufweisen,

• über einen identischen Grundaufbau verfügen,

• aber für die jeweiligen Aufgaben mit unterschiedlichen Funktionen und Techniken ausgestattet sind.

Als Ergebnis präsentierte Minitec kürzlich eine exemplarische Anlage mit eben diesem Ansatz. Sie besteht aus zwei Fertigungszellen, die über eine Förderstrecke miteinander verbunden sind. Die Idee dahinter war: Es gibt schon standardisierte Baugruppen, warum also nicht auch standardisierte Fertigungszellen?

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Roboterzelle mit Hybridschweißen als Beispiel

Bei der Aufgabenstellung innerhalb der Einheit geht es um das sogenannte Hybridschweißen – ein neues Fügeverfahren, welches Minitec im Rahmen des Hybe-Forschungsprojekts an der Uni Kaiserslautern zusammen mit anderen Partnern entwickelt. Dabei handelt es sich um eine neuartige hybride Verbindungstechnik zwischen Elementen aus Metall und solchen aus kohlenstoffverstärkten Kunststoffen.

Eine der Zellen beinhaltet einen Roboter, der sich in der Zelle um das Handling beim Hybridschweißen kümmert. Er übernimmt die Bauteile mit einem Pneumatikgreifer aus einer Zuführtechnik und setzt sie in die Bearbeitungszelle ein, wo dann der Fügeprozess stattfindet. Aufgrund der speziellen Aufgabenstellung verfügt der Roboter zusätzlich über eine zweite Hand, welche mit verschiedenen Techniken ausgestattet ist. Dazu zählt neben dem reinen Greifen eine Erwärmungsfunktion, welche für den Prozess benötigt wird. Hinzu kommt eine besondere Sensorik, die in die Roboterhand integriert ist. Natürlich kann der Roboter auch mit jedem sonstigen Greifer ausgestattet werden, um ganz andere Handlingaufgaben zu erledigen. Im konkreten Beispiel könnte die Roboterzelle mit einem Rundtakttisch ausgestattet werden und bei Kunden für spezielle Aufgaben zum Einsatz kommen.

„Im Prinzip ist das die Darstellung einer Montagezelle: Wir haben einerseits die pneumatische Greifeinheit darin, die einfach ein Bauteil nimmt und etwas damit macht. Und andererseits – wegen dem Forschungsprojekt – ist diese Technologiehand mit der Servoachse, dem Induktor und der Messtechnik für das Schweißverfahren integriert. Generell wollen wir aber zeigen, dass man mit einem Roboter in unserer kompakten Zelle Montage- und Handlingsaufgaben machen kann“, erklärt Projektleiter Peter Müller.

Die Robotereinheit ist über ein Förderband – genau gesagt handelt es sich um einen Modulbandkettenförderer – mit einer zweiten Zelle verbunden und demonstriert die Möglichkeit der Verkettung zwischen Anlagen. Als Bauteil fungiert für den Präsentationszweck ein überdimensionaler Minitec-Profilverbinder.

Linearzelle mit Handling- und Logistikaufgaben

Die zweite Zelle beinhaltet ein klassisches 3-Achs-Linearsystem, mit welchem Handlingsaufgaben vollzogen werden. Als Objekt dafür dient der erwähnte Profilverbinder. In der Zelle wird das Teil vom Förderband genommen, in einen Bearbeitungsprozess eingefügt, aus dem Prozess wieder entnommen und anschließend erneut aufs Band gelegt, um es zur nächsten Bearbeitung zu schicken.

Darüber hinaus ist eine Logistikeinheit integriert. Dabei handelt es sich um ein spezielles Förderband, welches 2D fahren kann – einen sogenannten Modsorter. „Mit dieser Technik zeigen wir, dass neben dem Transportieren von Bauteilen auch deren Rotieren und Wenden möglich ist. Ebenso können sie innerhalb der kompakten Zelle auf eine bestimmte Position, einen bestimmten Punkt gebracht werden. Und anschließend werden sie wieder einem Greifer zur Verfügung gestellt, der sie übernimmt. Der Greifer setzt die Teile woanders erneut auf und fährt über das Achssystem zurück zu seiner Ausgangsposition“, so Müller.

In der zweiten Zelle zeigt Minitec also eine Transportaufgabe mit verschiedenen Manipulationen der Bauteile und deren anschließender Positionierung an einem definierten Punkt, wo sie mit dem Linearsystem wieder gegriffen werden.

Roboter und Linearachsen als Alternativen

Generell zeigt die Anlage, dass die neuen Zellen sowohl mit einem Roboter als auch mit einem Linearportal arbeiten können. Beide Systeme haben ihre Vor- und Nachteile und damit ihre spezifischen Einsatzbereiche. Ein Roboter ist in sich beweglicher und kann Positionen freier ansteuern. Andererseits hat er aufgrund seiner Dimension eine gewisse Einschränkung, bestimmte Punkte zu erreichen. So scheidet etwa sein eigener Stellplatz als Raum fürs Handeln und Positionieren von Bauteilen aus.

Ein Portal hat hier den Vorteil, dass es sich quasi als schwebendes System über dem Arbeitsbereich befindet. Entsprechend steht hier die komplette Fläche für Handlingsaufgaben zur Verfügung. Darüber hinaus lassen sich mit Linearachsen längere Distanzen einfacher zurückzulegen. Natürlich gibt es hier auch Lösungen für Roboter, trotzdem ist man etwas eingeschränkter.

Letztlich ist es eine Frage der Aufgabenstellung, welche Technik in den Minitec-Zellen zum Einsatz kommt – möglich sind beide.

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