Wöhner stellt Produkte und Systeme für die Energieverteilung, Steuerungstechnik und erneuerbare Energien in Deutschland her. »Dazu setzen wir auf hochproduktive Montagetechnik, um die Stückkosten zu senken«, sagt Andreas Friedrich, Leiter Robotik und Softwareentwicklung, Bereich Betriebsmittelbau der Wöhner GmbH & Co. KG, Elektrotechnische Systeme. Für die Montage von Sicherungshaltern hat das Unternehmen innerhalb einer Projektlaufzeit von sechs Monaten eine voll automatisierte Montagelinie auf Basis des ActiveMover von Bosch Rexroth konfiguriert und in Betrieb genommen. Das Transfersystem basiert auf dem Prinzip eines umlaufenden Linearmotors mit vertikal angeordneten Werkstückträgern. Die Werkstückträgerbewegungsprofile können unabhängig voneinander frei parametriert werden. Der modulare Aufbau vereinfacht künftige Anpassungen.

Layout der Montagelinie

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Zielsetzung war die automatische Umrüstung der Teilezuführungen sowie deren Integration in vollautomatische Prozesse. »Wir haben 20 Stationen, überwiegend mit Robotern, um den kreisförmigen ActiveMover herum angeordnet«, beschreibt der Leiter Betriebsmittelbau das Layout der Montagelinie. Die komplette Verkabelung verläuft in Kabelkanälen auf der Innenseite des Transfersystems. Damit sind die Außenseiten mit den Werkstückträgern komplett frei zugänglich. ActiveMover ist streng modular aufgebaut. Wöhner kombiniert anwendungsgerecht zehn Streckeneinheiten und zwei Kurven zu einem Oval mit zwölf Metern Umfang.

Auf jedem der 20 Werkstückträger hat Wöhner zwei Nester für Sicherungshalter integriert. Die Montage der Sicherungshalter ist so konzipiert, dass die Taktzeit an jeder Station pro Bauteil weniger als drei Sekunden beträgt. Die Werkstückträger fahren unabhängig voneinander ihre Position auf 0,01 Millimeter genau an. »Auf einigen Strecken kommt es darauf an, dass die Werkstückträger sehr sanft beschleunigen und bremsen, damit die Komponenten in den Nestern nicht verrutschen«, hebt Friedrich hervor. Auf anderen Strecken nutzt er dagegen die volle Dynamik aus, um unproduktive Nebenzeiten zu verringern. ActiveMover beschleunigt die Werkstückträger mit bis zu 40 m/s² und erreicht dadurch eine extrem hohe Dynamik. Die Höchstgeschwindigkeit beträgt 150 m/min. Durch diese Dynamik gewinnt die Anlage an jeder Station entscheidende Sekundenbruchteile, um die Nebenzeiten zu reduzieren.

Roboter und Pick-and-Place-Stationen setzen von außen die einzelnen Komponenten der Sicherungshalter auf die Werkstückträger, sobald diese genau an einer Stopp-Position positioniert sind. Kameras überwachen und dokumentieren die Arbeitsschritte. Sind die Komponenten richtig platziert und montiert, gibt die Steuerung den Weitertransport frei. Durch das Linearmotorprinzip können die Werkstückträger im Bedarfsfall auch gegen die Fahrtrichtung fahren, um beispielsweise die Position von Komponenten zu korrigieren. Abschließend werden die Sicherungshalter im Ultraschallverfahren verschweißt und an einer weiteren Station bedruckt. In der letzten Montagestation werden die fertigen Sicherungshalter aus dem Werkstückträger entladen, auf dem Fördersystem VarioFlow plus von Rexroth abgelegt und zur automatischen Verpackanlage weitertransportiert.

Flexibel für variantenreiche Montage

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Die Sicherungshalter montiert Wöhner in 94 unterschiedlichen Varianten und Kombinationen – mit und ohne LED-Sicherungsüberwachung, Gehäuse in vier verschiedenen Varianten sowie verschiedene kundenspezifische Bedruckungen. Darüber hinaus gibt es Ausführungen mit und ohne zusätzliches Einlegeteil. »Muss das Teil nicht eingelegt werden, wird die Montagestation für das Bauteil der Folgestation umgerüstet, wobei der Werkstückträger an einer anderen Stelle Halt macht. Von mechanischer Seite ist hierfür lediglich ein Greiferwechselsystem notwendig. Folglich wird die Folgestation entlastet und eine höhere Ausbringung generiert«, beschreibt Friedrich die Flexibilität. Beim Einbau jeder Station hat der Betriebsmittelbau die jeweiligen Bewegungsprofile und Positionen der Werkstückträger parametriert und justiert.

Neue Zielpositionen und Bewegungsparameter fügen die Techniker dank der einfachen Systemkonfiguration über AMpro (ActiveMover Programm) ohne Programmieraufwand hinzu. Noch einfacher können sie dem Transfersystem anzufahrende Positionen über das manuelle Verschieben beibringen. Eine bereits im ActiveMover integrierte Kollisionskontrolle zwischen den Werkstückträgern verhindert Schäden bei der Inbetriebnahme und im täglichen Betrieb. Der modulare Aufbau vereinfacht Anpassungen der Hard- und Software an neue Aufgaben, um beispielsweise künftige Varianten zu fertigen. Über eine offene Schnittstelle ist das Transfersystem an eine übergeordnete SPS-Steuerung angebunden. Alle Montageschritte werden über mehrere Kamerasysteme automatisch geprüft.

Prozesskräfte aufnehmen

Die Werkstückträger des Systems sind auf Lasten bis zu zehn Kilogramm ausgelegt. Bei Wöhner beträgt die Last 6,3 Kilogramm. Um die Prozesskräfte aufzunehmen, die beim Verschweißen entstehen, werden die Werkstückträger zusätzlich mittels Zylinder abgestützt. Die Nester müssen nicht zeitaufwendig vom Werkstückträger auf eine Unterlage gehoben und nach dem Arbeitsschritt wieder zurückgelegt werden. Das trägt zur kurzen Taktzeit der Gesamtanlage bei. Die komplette Anlage ist so robust ausgelegt, dass sie über viele Jahre im Dreischichtbetrieb laufen wird. Mit dem verschleißarmen ActiveMover sinken zudem die Verschleißteilkosten. Die Schutzumhausung der Montagelinie hat Wöhner mit Elementen des weltweit größten Aluminiumprofil-Baukastens gebaut. Dieses Portfolio an mechanischen Grundelementen entwickelt Bosch Rexroth seit mehr als 30 Jahren kontinuierlich weiter. Für Friedrich indes steht fest: »Nur mit hochproduktiven Montageanlagen können wir unsere Produkte dauerhaft in Deutschland herstellen.«

Ein Video, das die Anwendung bei Wöhner zeigt, findet sich unter diesem Link bei Youtube.