Im Sechs-Sekunden-Takt montiert eine hoch automatisierte Anlage Reifendrucksensoren bei einem chinesischen Automobilzulieferer – vier Millionen Stück pro Jahr. Projektiert, konstruiert und hergestellt hat die komplexe Linie der österreichische Anlagenhersteller MMS Modular Molding Systems. Drei SCARA Roboter sowie eine aufwändige Qualitätssicherung gewährleisten eine Null-Fehler-Montage. Autor: Ralf Högel
Zu jedem Autoreifen gehört heute ein Sensor, der den Druck im Reifen misst und per Funk ein Signal an eine Empfangseinheit sendet. Damit ist ein Millionenmarkt für Kfz-Zulieferer mit Sensor-Know-how entstanden – und ein interessantes Betätigungsfeld für Spezialisten der Automatisierungstechnik und Robotik.
Dazu gehört die MMS Modular Molding Systems GmbH in Berndorf/ Österreich. Das 2008 von Ing. Peter Buxbaum gegründete Unternehmen hat sich insbesondere auf verkettete, modular aufgebaute Anlagen für die Produktion von Kunststoff/Metall-Hybridbauteilen konzentriert. Kennzeichnend für MMS-Lösungen sind ein hohes Maß an Innovation, Produktivität und Effizienz.
Ziel: Alle sechs Sekunden ein fertiger Sensor – rund um die Uhr
Für den chinesischen Automobilzulieferer BH Sens – ein Joint Venture von Baolong und Hülsbeck & Fürst (Huf) – projektierte und baute MMS als Systemanbieter eine kompakte und vollautomatisierte Montageanlage für Reifendrucksensoren (RDS), die direkt an das Reifenventil angebaut sind.
Zu den Anforderungen von BH Sens gehörte neben der Montage von zehn Bauteilen zum fertigen RDS auch die Integration diverser Prüfschritte sowie eine sehr hohe Verfügbarkeit der vollautomatisierten Anlage bei kurzer Taktzeit. Vier Millionen fertige Sensoren pro Linie sind die Zielgröße, alle sechs Sekunden soll ein fertiger Sensor entstehen. Flexibilität wird ebenfalls gefordert, weil drei Sensorvarianten mit unterschiedlichen Platinen zu montieren sind.
Präzises Handling mit drei SCARA Robotern
Den Werdegang von den einzelnen Bauteilen zum kompletten RDS beschreibt Stefan Babka, Konstrukteur und Projektmanager bei MMS: „Die Montage startet mit einem Rundtakttisch, das Handling der Bauteile übernehmen drei Stäubli Roboter. Der erste SCARA Roboter direkt am Rundtakttisch entnimmt die Platine aus einem Tray und legt sie in einen Werkstückträger ein. Der zweite Roboter entnimmt die Batterie aus einem anderen Tray und legt sie im nächsten Schritt auf der Platine ab.“
Um eine durchgängige Bauteilkontrolle und Dokumentation der Mess- und Prüfdaten zu gewährleisten, werden die Bauteile über einen Beschriftungslaser mit einem Data-Matrix-Code (DMC) versehen, der vor jeder Station individuell eingelesen und ausgewertet wird.
100%-Prüfungen am laufenden Band
Nach den Prozessen und Qualitätskontrollen wie z. B. einem Spannungstest im Sechs-Sekunden-Takt geht es auf einem Linear-Transfersystem weiter zu einzelnen Druckkammern, wo die Luftdichtheit der fertig verschweißten Bauteile kontrolliert wird. Der „End-of-Line“ Test, bei dem die Kommunikation mit der Fahrzeugelektrik simuliert wird, stellt eine 100%ige Funktionalität der einzelnen Sensoren sicher.
Den Abschluss des gesamten Prozesses bilden die Montage des Sensors auf dem Ventil und das automatische Verschrauben der Baugruppe – wiederum auf einem Rundtakttisch – und die Verpackung der fertigen Sensor-Ventil-Kombinationen, die sowohl in der Erstausrüstung als auch im Aftermarket Verwendung finden.
Passgenau: drei Roboter in drei Baugrößen
Alle drei SCARA Roboter kommen aus der TS2 Serie von Stäubli, allerdings in drei Baugrößen. Stefan Babka: „Das Platinenhandling übernimmt ein TS2-80. Die Batterie wird von einem TS2-60 eingelegt, der mit einer längeren Pinole ausgestattet ist. Und für das kameragestützte Einlegen der Dichtung ins Gehäuse nutzen wir einen TS2-40.“
Für die SCARAs aus dem Hause Stäubli entschieden sich die MMS Konstrukteure aufgrund der idealen Interaktion mit den Kamerasystemen zur Bauteilausrichtung sowie der Kommunikation mit den Any-Feedern. Da die Bewegung der Bauteile nur in vier Achsen erfolgen musste, fiel die Entscheidung auf SCARAs und nicht auf Sechsachsroboter, die zudem für diese Anwendung langsamer gewesen wären. Aufgrund der guten Erfahrung aus vergangenen Projekten sowie dem Engineering-Support in der Projektierungsphase entschied man sich bei MMS für Stäubli als Systempartner für die Robotik.
Einfache Integration in den Gesamtprozess
Bei der Programmierung profitierten die Spezialisten des MMS-Partners SBA Engineering von der uniVALplc-Schnittstelle der Stäubli Roboter. Sie ermöglicht die einfache Anbindung an die übergeordnete Siemens S7-Steuerung. Auch die Integration der Sicherheitstechnik schätzen die MMS-Konstrukteure sehr.
Die Anlage arbeitet die zahlreichen automatisierten Prozessschritte (mindestens vierzehn) auf sehr kompakter Fläche ab. Der Forderung nach Flexibilität trägt MMS dadurch Rechnung, dass ein Variantenwechsel ohne Hardware-Umbau möglich ist. Noch nicht einmal die Greifer müssen in diesem Fall getauscht werden. Auch eine kleine Eigenentwicklung macht den Produktwechsel nochmals einfacher: Beim Asyril-Feeder System hat MMS eine automatische Abschiebung nachgerüstet, wodurch der Bediener das Fördersystem nicht manuell leerräumen muss. Vielmehr werden die Teile automatisiert aus dem Any-Feeder gefördert und über ein Förderband abtransportiert
Hohe Verfügbarkeit, gute Unterstützung
Ein weiterer wichtiger Faktor bei der Roboterauswahl war aus Sicht von MMS eine extrem hohe Verfügbarkeit: Die Montageanlage läuft rund um die Uhr mit kurzer Taktzeit. Wegen der kleinen Bauteile, die gehandhabt werden, ist die langfristige Präzision ein zusätzliches Entscheidungskriterium. Und auch die „soft facts“ stimmen, wie Peter Buxbaum erläutert: „Als Systemintegrator sind wir auch auf die Expertise unserer Kernpartner angewiesen. Stäubli bietet eine sehr gute Kundenbetreuung in Österreich und in Bayreuth. Wir werden z.B. bei Simulationen bestens unterstützt, und die Reaktionszeit auf jede Frage ist sehr kurz – bei hoher fachlicher Qualität des Supports.“
Vom Wienerwald nach China
Bleibt die Frage: Wie kommt ein chinesischer Automobilzulieferer auf einen österreichischen Systemintegrator in Berndorf/ Wienerwald, wenn er eine komplexe Fertigungsanlage benötigt? Hier spielt neben Kompetenz und Know-how auch Eigeninitiative eine Rolle: Firmeninhaber Peter Buxbaum hat 2015 an einer Unternehmerreise nach China teilgenommen, über die der Kontakt letztendlich zustande kam.
Offenbar konnte MMS mit seinem Projektvorschlag überzeugen, und das ist letztlich wenig überraschend. Denn auch wenn der Systemintegrator ein noch junges Unternehmen ist, umfasst die Referenzliste diverse „Global Player“ der Automobil- und Elektronikindustrie. Peter Buxbaum: „Mit unserem ´One stop shop´-Angebot der verketteten Anlagen, die viele Produktions-, Montage- und Prüfprozesse kombinieren, haben wir uns in der Automatisierungstechnik erfolgreich als Spezialist etabliert.“ Mit der innovativen Montagelinie für China unterstreicht MMS dieses Statement.
Über den Stäubli-Konzern
Stäubli bietet innovative Mechatronik-Lösungen in drei Kernbereichen Kupplungssysteme, Robotik und Textil. Mit über 5.700 Mitarbeitern erzielt das Unternehmen einen Jahresumsatz von 1,4 Milliarden Schweizer Franken. 1892 ursprünglich als kleiner Betrieb in Zürich / Horgen gegründet, ist Stäubli heute ein internationaler Konzern mit Sitz in Pfäffikon, Schweiz. Weltweit präsent unterhält Stäubli 14 industrielle Produktionsbetriebe. Die Präsenz in 29 Ländern mit Verkaufs- und Service-Tochtergesellschaften wird durch Vertretungen in 50 Ländern ergänzt.
Über Stäubli Robotics
Stäubli Robotics ist ein weltweit führendes Unternehmen im Bereich der Industrieautomation, das für die Leistungsfähigkeit und Zuverlässigkeit seiner Technologie, aber auch seines Service und Supports bekannt ist. Im Rahmen seines Komplettprogramms für die digital vernetzte Produktion bietet Stäubli ein breites Spektrum an Vier- und Sechsachsroboterarmen, darunter Speziallösungen für sensible Einsatzbereiche, autonome mobile Roboter, fahrerlose Transportsysteme (FTS) sowie Cobots für die Mensch-Roboter-Kollaboration.
www.staubli.com/de-de/robotics/
Über MMS Modular Molding Systems
MMS ist ein österreichischer Maschinen- und Werkzeugbauer und liefert Komplettlösungen für die Herstellung und Montage hochpräziser Bauteile für unterschiedlichste Industriezweige. Spezialisiert hat sich das Unternehmen auf Anlagen für Metall/Kunststoff Hybridbauteile, hierfür wurde ein modulares Maschinenkonzept für die Kombination unterschiedlichster Fertigungstechnologien entwickelt, unter anderem auch ein Mikro-Spritzgießmodul für kleinste Schussgewichte.
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