Präzise wie ein Schweizer Uhrwerk

Präzise wie ein Schweizer Uhrwerk
Grossansicht Bild
Multifunktionaler Palettierer: Taktgeschwindigkeit von 120 Teilen pro Minute: Mit zwei Deltarobotern vom Typ EXPT
21.08.2014 | Den legendären Ruf ihrer Armbanduhren schützt die Schweizer Uhrenindustrie mit dem Qualitätslabel „Swiss Made“. Produktionstechnisch ist dieses Qualitätsniveau nur mit schnellen und präzisen Automatisierungsanlagen zu erreichen. Dafür hat die Amax Automation AG einen multifunktionalen Palettierer erstellt – mit Robotik- und Handhabungssystemen wie dem einbaufertigen Deltaroboter EXPT von Festo.

Umfragen ergaben, dass anspruchsvolle Konsumenten aus aller Welt bereit sind, bis zu 50 % mehr für eine Armbanduhr zu bezahlen, wenn sie das Qualitätslabel „Swiss Made“ trägt. Das bedeutet aber auch, dass nach der Gesetzgebung des Schweizer Parlaments mehr als 60 % der Herstellungskosten einer edlen Armbanduhr in der Schweiz entstehen müssen.
 
Manuelle Fertigung passé
Das ist einer der Gründe, warum die Schweizer Uhrenindustrie immer mehr Fertigungsschritte für Uhren und Teile davon in der Schweiz ausführt. Darüber hinaus werden die Zulieferbetriebe in Niedriglohnländern durch steigende Lohnkosten immer unattraktiver. Ganz zu schweigen von der mangelnden Reproduzierbarkeit von zum Teil manuell gefertigter Teile. Qualitätseinbußen ergaben sich ebenso, indem die Feinstanzteile als Schüttgut gehandhabt wurden. Dies führte zu mehr Ausschuss und höherem Reinigungsaufwand.
 
Jetzt profitiert die Uhrenindustrie von schnelleren und kürzeren Transportwegen und einer einfacheren Produktionssteuerung. Dabei sorgt der Palettierer von Amax für zuverlässig und präzis sortierte Feinstanzteile für die Weiterverarbeitung in der Galvanik, Lackierung, im Tampondruck und in der Montage. Diese Hochpräzisionsteile sind für jeden Uhrentyp und jede Marke höchst unterschiedlich und mit einer Dicke im Zehntel-Millimeter-Bereich extrem dünn.
 
Hohe Flexibilität
Der multifunktionale Palettierer ist äußerst flexibel, kann er doch elf unterschiedliche Kleinteile in sechs verschiedene Gittertrays oder zwei unterschiedliche Jedec-Trays ablegen. Weitere Teile lassen sich einfach über das Bedienpanel und die Software teachen. Die Nachfolgeprozesse erfordern ein Höchstmaß an Genauigkeit beim Einlegen der Teile in die Trays.
 
Ebenso ist es wichtig, dass die richtige Seite der Teile im Tray nach oben gerichtet ist. Zwei integrierte Kamerasysteme und ein speziell entwickeltes Wendesystem stellen sicher, dass nur richtig orientierte Teile  in die Trays abgelegt werden. Und das bei einer Taktgeschwindigkeit von 120 Teilen pro Minute.
 
Deltaroboter EXPT
Jetzt kann der eigentliche Palettiervorgang beginnen. Die intelligente Kamera SBO..-Q von Festo detektiert die Lage der Uhrenteile auf dem Förderband und meldet diese an zwei Deltaroboter EXPT von Festo. Mit einem speziell entwickelten Vakuumgreifer greift der Deltaroboter die Teile vom Band und bestückt je nach Einsatzfall entweder die Gitter- oder Jedec-Trays.
 
Ganz so einfach ist der Vorgang aber nicht: Die Kleinteile sind so dünn und leicht, dass bereits ein Luftzug ihre Lage auf dem Band verändern kann. Zusätzlich ist die Teiledicke so gering, dass der Vakuumgreifer fast nicht zwischen Teil und Band unterscheiden kann. Eine sichere Produktion erfordert deshalb vom Handlingsystem eine hochpräzise, konstante Genauigkeit der Bewegungsabläufe, um die Lage der Teile auf dem Band  nicht zu beeinflussen, diese aber trotzdem sicher greifen zu können. „Daher ist auch der Einsatz der richtigen Robotertechnik von entscheidender Bedeutung“, erklärt Rolf Wirz, Geschäftsführer bei Amax.
 
Optimales Kosten-Nutzen-Verhältnis
„Es war uns klar, dass die notwendige Flexibilität und Geschwindigkeit zum Picken der Kleinteile im Arbeitsraum nur ein Roboter mit Delta-Kinematik erreichen kann“, fährt Wirz fort. „Wir hatten den Deltaroboter EXPT von Festo schon lange im Auge, jedoch bis dahin kein passendes Projekt dafür. Da wir die elektrischen Achsen von Festo schon lange kennen und einsetzen, fühlen wir uns beim Deltaroboter wie zu Hause. Dessen Kinematik basiert ebenfalls auf Linearachsen. Das optimale Kosten-Nutzen-Verhältnis sowie die langjährige gute Zusammenarbeit mit Festo Schweiz haben dann den entscheidenden Ausschlag für die Wahl des Deltaroboters von Festo gegeben“, erklärt Automatisierungs-Experte Wirz.
 
„Aufgrund seiner Erfahrung in der pneumatischen Automatisierungstechnik war Festo schon damit betraut, das Vakuum-Greifsystem zu entwickeln“, so Wirz. Viel Erfahrung sei da auch nötig, denn es sei gar nicht so banal, das richtig dosierte Vakuum zur richtigen Zeit für den Greif- und Abwurfimpuls aufzubauen. „Da passt es, dass Festo beides kann, nämlich pneumatische und elektrische Automatisierungstechnik und wir so aus dem Greifsystem und dem Roboter ein in sich geschlossenes Entwicklungspaket bilden konnten. Dies führte natürlich auf unserer Seite auch zu einer Reduktion der Schnittstellen und den damit verbundenen Aufwänden“, erkennt Wirz die Vorzüge der Zusammenarbeit mit Festo.
 
Application Centre
Doch bevor der Tripod im Palettierer in Betrieb gehen konnte, waren noch viele Tests zur Validierung nötig. „Daher baten wir die Kollegen im Application Centre in der Unternehmenszentrale in Deutschland um Unterstützung“, sagt Daniel Minger, Vertriebsingenieur Industry Cluster Kleinteilehandling und Elektronik bei Festo Schweiz. Denn um die 120 Zyklen pro Minute erreichen zu können, waren zwei Deltaroboter notwendig: der erste Tripod greift so viele Teile vom Band, wie er kann, der zweite schnappt den Rest. Eine Vision-Kamera von Festo mit integrierter SPS steuert beide Tripods. So die Theorie…
 
Doch die Praxis sieht anders aus: Bei komplexeren Aufgaben reichen Simulationen am Bildschirm nicht aus. Dann werden Tests im Application Center von Festo notwendig. Unter Realbedingungen werden mit Werkstücken des Kunden Zykluszeiten und Wiederholgenauigkeiten an Handling-Systemen getestet und die Bewegungen mit der High-Speed-Kamera von Festo aufgezeichnet, um dann Soft- und Hardware genau aufeinander abstimmen zu können.
 
Einbaufertiges Gesamtsystem
Im Fall des Amax-Palettierers war vor allem die Absetzgenauigkeit in die Trays kritisch. Daher waren die Laborbedingungen des Application Centres ideal, die Absetzgenauigkeit und die daraus folgenden Beruhigungszeiten der Deltaroboter zu analysieren, daraus die entsprechenden Software-Logarithmen zu entwickeln und für die geforderten Zykluszeiten zu optimieren.
 
Im einbaufertigen Gesamtsystem lieferte Festo die beiden Deltaroboter EXPT mit der Robotik-Steuerung CMXR und den Motorcontroller CMMP-AS im Schaltschrank sowie das intelligente Kompaktkamerasystem SBOI…-Q, das die Teile auf dem Band optisch erfasst und die Positionsdaten an die Robotik-Steuerung weitergibt.
 
Von der Aufgabe zur Lösung
Weitere einbaufertige Handhabungssysteme übernehmen den Traywechsel. Die elektrischen Achsen vom Typ ELGR schieben die Trays nach vorne, pneumatische Zylinder heben und spannen sie. Die elektrische Achse EGC-HD, bekannt für ihre Steifigkeit und Präzision, bewegt einen mechanischen Greifer horizontal. Der Greifer hebt mehrere Teile gleichzeitig, schwenkt um 90°und legt die Teile in ein Gittertray. Die Vertikalbewegung obliegt der elektrischen Achse EGC.
 
Fix und fertig zusammengebaut und geprüft, liefert Festo die einbaufertige Systemlösung direkt an die Maschine mit Funktionsgarantie. „Wir nutzten das Engineering-Know-how der Festo Automatisierungsspezialisten und sparten über den gesamten Prozess viel Zeit – vor allem bei der Prüfung und Inbetriebnahme“, beschreibt Wirz von Amax die Service-Bereitschaft von Festo.
 
Partner für Innovationen
„Wir bewegen uns mit unseren individuellen Automatisierungslösungen häufig an der Grenze des technisch Bekannten oder Machbaren. Von unseren Partnern erwarten wir viel Innovationsfreude und auch die Bereitschaft, zusammen mit uns spezielle Herausforderungen oder neue Anwendungsgebiete zu erschließen. Einen solchen Partner haben wir mit Festo gefunden“, erklärt Wirz.
 
„Der Deltaroboter EXPT ist nur ein Beispiel von vielen, wie es Festo schafft, uns innovative Produkte an die Hand zu geben, mit denen wir uns am Markt durchsetzen können“, so Wirz. Der Tripod von Festo habe vielleicht nicht dieselbe Dynamik wie Wettbewerbsprodukte. Dank seines attraktiven Preis-Leistungsverhältnisses erweitere er jedoch die Delta-Technologie in Bereiche, welche bis dahin Scara-Robotern vorbehalten gewesen seien, erläutert Wirz. Dabei könne er seine geringe bewegte Masse sowie die bessere Zugänglichkeit voll ausspielen – dies alles bei einer überzeugenden Systemsteifigkeit und damit verbundenen Wiederholgenauigkeit. „Und das ist das Entscheidende für unsere Anwendung“, erklärt Wirz.
 
 
Anschrift:
Amax Automation AG
Kirchbergstrasse 211
CH-3400 Burgdorf
Schweiz
www.amax.ch
 
Tätigkeitsfeld:
Montage- und Fertigungsautomation, Sondermaschinenbau und Becherhandling


Bewertung Ø:
   
Meine Bewertung:

Fragen und Kommentare (0)