Begrenzte Freiheit voll genutzt

Montagelinien - Der Motorraum ist eng, und die Formfreiheit für Komponenten begrenzt. Wer Behälter für Bremsflüssigkeiten baut, konstruiert raumoptimal in Spritzgusstechnik. Außerdem fertigt er schnell und reagiert in kürzester Zeit auf Umstellungen. Die neuen Montagelinie von King-Plastik ist heute mit vier Robotern der Movemaster-Familie von Mitsubishi ausgerüstet. Nur das Auflegen der in der Spritzgießerei von King Plastik gefertigten Halbteile auf die Werkstückträger geschieht noch per Hand - die Montage selbst erfolgt vollautomatisch.

26. März 2002

Im Motorraum eines modernen Pkws hat jedes Teil seinen meist sehr begrenzten Platz. Einige Komponenten, so auch Behälter für Bremsflüssigkeiten, stehen bei der Konstruktion erst einmal hinten an. Ihre Form wird dem Zulieferer durch den noch verfügbaren Raum diktiert, was durch die Herstellung in Spritzgusstechnik eigentlich kein Problem ist.

Frank Witt weiß allerdings, welche Auswirkungen eine recht späte Festlegung der Behälterform auf deren Montage hat. Als Vertriebsleiter und Prokurist von King Plastic in Gummersbach kennt er die Probleme, die sich aus Simultaneous Engineering oder schnellen Umrüstmöglichkeiten von Anlagen ergeben können. „Wir fertigen unterschiedliche Behälter für Bremsflüssigkeiten im Auftrag namhafter Automobilhersteller. Da wir bei unseren Projekten 100-Prozent-Lieferanten sind, müssen wir schnell fertigen und in kürzester Zeit auch auf Umstellungen reagieren können.“

So suchte das Gummersbacher Unternehmen nach neuen Möglichkeiten, die Montage zu automatisieren und somit zu rationalisieren, um im internationalen Wettbewerb weiterhin bestehen zu können. Gemeinsam mit dem Anlagenspezialisten, der Schwamborn Sondermaschinen GmbH in Lindlar, entwickelte King Plastic das Konzept einer neuen Montagelinie, die heute mit vier Robotern der Movemaster-Familie von Mitsubishi Electric ausgerüstet ist. Nur das Auflegen der in der Spritzgießerei von King Plastic gefertigten Halbteile auf die Werkstückträger geschieht noch von Hand; die Montage selbst erfolgt dann vollautomatisch.

Seit Anfang 2000 werden die Behälter auf dieser Montagelinie in Serie gefertigt. Die Vorzüge des hohen Automatisierungsgrades standen für Frank Witt schon frühzeitig fest: „Wir brauchen hier nur noch zwei Mitarbeiter pro Schicht, während wir mit der bisherigen Montagetechnik immerhin noch fünf Mitarbeiter pro Schicht hätten einsetzen müssen. Außerdem erzielen wir dank des Einsatzes der Roboter und weiterer Automatisierung eine gleichbleibend hohe Qualität der Produkte.“

Roboter - ein Novum für den Anwender

Sowohl für den Anwender King Plastic als auch für den Anlagenbauer Schwamborn war der Einsatz von Robotern ein Novum. Klaus Schwamborn, Geschäftsführer des gleichnamigen Unternehmens in Lindlar, erläutert die Entscheidungskriterien: „Nachdem feststand, daß wir einen Knickarm-Roboter benötigten und wir entsprechende Angebote eingeholt hatten, waren vor allem die kompakte Bauform und die hohe Genauigkeit die ausschlaggebenden Argumente für die Roboter von Mitsubishi Electric. Hinzu kam, daß wir sowohl 5- als auch 6-Achs-Roboter benötigten, die beide innerhalb der Movemaster-Familie zur Verfügung stehen.“

Bei einer Anlagenkapazität von 1,5 Millionen zu fertigenden Teilen pro Jahr spielten die kurzen Beschleunigungszeiten von bis zu 0,05 s ebenso eine große Rolle wie die Geschwindigkeit von bis zu 6,1 m/s, wie sie die Movemaster bieten. In der Montagelinie von King Plastic werden drei 5-Achs-Roboter vom Typ RV-E3J eingesetzt. Angetrieben durch wartungsfreie AC-Servomotoren mit Absolut-Encodern, können die Roboter unmittelbar nach Anschluss und Einschalten der Versorgungsspannung ihre Arbeit aufnehmen. Die Wiederholgenauigkeit beträgt ± 0,04 mm.

Daß in dieser Montagelinie Roboter und nicht konventionelle Handhabungstechniken eingesetzt werden, beruht auf der geforderten Flexibilität. Während drei der nunmehr vier Behälter für Bremsflüssigkeiten in Form und Handhabung feststanden, stellte der vierte Behälter noch eine gewisse Unbekannte in der Rechnung dar. Frank Witt: „Wir wußten, daß es einen vierten Behälter geben wird. So wie aufgrund geänderter Konstruktionsvorgaben mehrfach die Änderung des Formwerkzeugs in der Spritzgießerei notwendig wurde, mussten diese Änderungen auch immer wieder in der Montagelinie berücksichtigt werden.“

Die drei RV-E3J Movemaster werden in der Montagelinie dazu eingesetzt, Schwimmer auf einer Kontaktscheibe und die Kontaktträger zu montieren. In der gleichen Station nimmt ferner derselbe Roboter die Kontaktprüfung vor und installiert in einem weiteren Schritt schließlich ein Sieb und die Verschraubung. In weiteren Stationen werden seitliche Abgangsstutzen für die hydraulische Kupplung zugeschweißt, Ober- und Unterteil der Behälter zusammengeschweißt, die Behälter durch eine Kühlstrecke transportiert sowie auf hundertprozentige Druckbeständigkeit und Dichtigkeit überprüft.

Zur Zeit werden über diese vollautomatische Montagelinie vier unterschiedliche Behälter für Bremsflüssigkeiten in chaotischer Folge gefertigt. Die Werkstückträger sind entsprechend dem jeweiligen Behältertyp codiert, so daß die Roboter aufgrund dieser Codierung „wissen“, wie der nächste Behälter zu handhaben ist und welche Bearbeitungsschritte erfolgen müssen.

In der letzten Bearbeitungsstation vor der Verpackung werden alle Behälter - jedoch in unterschiedlichen Ausführungen - mit einem Laser beschriftet. Hier setzt King Plastic den Movemaster RV-E4NM mit sechs Achsen ein. Das Grundkonzept entspricht dem der anderen drei Mitsubishi Electric-Roboter, allerdings hat der 6-Achs-Roboter schon allein durch kraftvollere AC-Servomotoren und Bremsen ein höheres Leistungspotential.

Roboter-Stillstand zwingend erforderlich

„Ein äußerst wichtiges Kriterium für die Auswahl des Roboters in dieser Station war die Wiederholgenauigkeit“, erläutert Klaus Schwamborn. Die Beschriftung der Behälter anhand eines Lasers erfordern vom Roboter sozusagen absoluten Stillstand. „Minimalste Positionsänderungen während des Beschriftungsvorgangs könnten hier im schlimmsten Fall dazu führen, daß der Text mit Warnhinweisen verwischt und unleserlich wird. Darüber hinaus liegen die Markierungen zur Anzeige der minimalen und maximalen Befüllung der Behälter in einem sehr engen Toleranzfeld“, pflichtet Frank Witt dem Anlagenbauer bei. Da der RV-E4NM mit einer Wiederholgenauigkeit von 0,03 mm arbeitet, kann dieser Movemaster die Forderungen leicht erfüllen.

Wie Klaus Schwamborn bestätigt, führten jedoch neben der absoluten Präzision, der hohen Geschwindigkeiten und der kompakten Bauform der Roboter noch weitere Kriterien zur Wahl der Movemaster. So erweist sich auch die Steuerung und deren Programmierung als Pluspunkt: „Die durchgängige Programmierung der Roboter-Familie hat uns die Arbeit natürlich erleichtert“, sagt der Geschäftsführer. Anwenderfreundlich ist die Programmierung vor allem durch einen umfangreichen und übersichtlichen Befehlsvorrat.

Fertigungsänderungen ohne Kopfschmerzen

„Die hohe Flexibilität des Roboters macht es natürlich wesentlich einfacher, wenn wir zukünftig die Anlage umrüsten oder erweitern wollen“, erläutert Frank Witt. Einige Projekte sind bereits angedacht. „So zum Beispiel die Verlagerung der Montage eines weiteren Behälters von heute konventioneller Handhabung auf die neue vollautomatische Montagelinie. Außerdem wird in absehbarer Zeit einer der vier jetzt gefertigten Behälter durch einen völlig anders aussehenden abgelöst.“ Solche Pläne bereiten dem Vertriebsleiter bei King Plastic allerdings keine Kopfschmerzen. „Mit dieser vollautomatischen Montagelinie unter Einbezug der Robotertechnik haben wir heute sehr gute Produktionsbedingungen und sind auch für zukünftige Aufgaben wie zum Beispiel die Fertigung von Kühlwasser-, Wischwasser- oder Servobehälter bestens gewappnet.“

Erschienen in Ausgabe: 02/2001