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Rund 300 Mitarbeiter beschäftigt Wenglor allein am Standort Tettnang und der Bedarf an qualifiziertem Personal ist kaum zu decken. Daher genießen hoch automatisierte Produktionskonzepte oberste Priorität – zum Beispiel eine Roboterzelle, in der Optikmodule für optoelektronische Sensorbaureihen schnell und präzise montiert werden. Zu den Schlüsselkomponenten der Zelle gehören ein Stäubli TX60L Sechs-Achs-Roboter, eine Beckhoff Twincat3 Soft-SPS sowie ein .NET-Hostprogramm.
Die Besonderheit der Zelle verdeutlicht Michael Martin, Softwareentwickler bei Wenglor: „Das Roboterprogramm unterstützt beliebige Anforderungen, die Ausführungsschritte in der SPS sind frei konfigurierbar, die Ausstattung der Zelle hochflexibel – das gibt uns jede Menge Freiheit. Die Anlage kann deshalb nicht nur Linsen justieren, sondern beherrscht auch ein breites Spektrum an Montageapplikationen.“
Wie das geht? „Wir stellen die Prozesse quasi über atomare Schritte zusammen, die wir beliebig konfigurieren können. Die Anzahl der einzelnen Schritte kann dabei stark variieren und reicht von 1000 bei der Linsenjustage bis hin zu 30.000 bei komplexeren Aufgaben. Zu jedem Schritt sind alle Parameter abgespeichert, so dass sich der Prozessablauf bis ins kleinste Detail nachvollziehen lässt“, betont Martin.
Derzeit werden in der Zelle ausschließlich Optikmodule für diverse Sensorbaureihen montiert: Die Variantenvielfalt geht hier nahezu gegen unendlich. Typische Losgrößen liegen bei 100 bis 2000 Optikmodulen. Analog dazu stehen bis zu fünf Umrüstungen pro Tag an. Aufgrund der Flexibilität der Anlage und der steuerungstechnischen Voraussetzungen mit dem Hostprogramm, aus dem die Prozessabläufe nur abgerufen werden müssen, lässt sich die komplette Zelle in wenigen Minuten umrüsten.
Der Montageprozess im Überblick
Einen Großteil der Handhabungsprozesse der drei Einzelteile Optikmodul, Sende- und Empfangslinse übernimmt der Stäubli Sechsachser vom Typ TX60L. Das L steht für die Langarmvariante, die dem Roboter eine Reichweite von 920 mm verleiht und so das problemlose Anfahren aller Stationen ermöglicht.
Zunächst nimmt der Roboter ein unbestücktes Optikmodul auf. Da die Lage der Module im Tray nicht exakt definiert ist, fährt der Roboter zunächst zu einer Station, an der die Position des Bauteils über Wenglors Smartkamera Weqube erfasst wird. Nur so lässt sich das Modul später mit der geforderten Genauigkeit an der Montageposition ablegen.
Direkt im Anschluss steuert der Roboter eine Station an, die die Linsenaufnahmen des Moduls mit Klebstoff benetzt. Jetzt muss der TX60L das Bauteil nur noch exakt in seiner Aufnahme ablegen und fertig ist Teil eins des Handhabungsprozesses. An seiner Endposition wird das Optikmodul gespannt, kontaktiert und über IO-Link konfiguriert. „Das Positionieren des Moduls in seiner Aufnahme verlangt vom Roboter hohe Präzision. Wir arbeiten hier im Toleranzbereich von wenigen Hundertstel Millimeter. Der Stäubli Roboter bewerkstelligt diese Genauigkeitsanforderungen mühelos“, so Martin.
Präzisionsarbeit: Justage der Linsen
Anschließend handhabt der Roboter Sende- und Empfangslinse. Die Arbeitsschritte sind dabei identisch: Der TX60L holt jeweils eine Linse ab, fährt zur Smartkamera-Vermessungsstation, die die Lage des Objekts im Greifer ermittelt und legt die Linse an einer Übergabeposition ab. An dieser Station übernimmt ein hochpräzises Linearsystem die Handhabung und Justage der Linsen im Optikmodul. Trotz der vorbildlichen Präzision des Stäubli Roboters ließ sich diese Aufgabenstellung nicht mit dem Sechsachser lösen. Martin: „Sende- und Empfangslinse müssen im Optikhalter auf wenige Mikrometer genau justiert werden, was nur mit einem ultrapräzisen Linearsystem möglich ist. Die Justage der Sende- und Empfangslinse ist der wichtigste Schritt innerhalb des Montageprozesses.“
Um die Taktzeiten zu verkürzen, ist die Justagestation doppelt ausgeführt. Dank seiner hohen Dynamik kann der Stäubli-Roboter die beiden identischen Stationen im Wechsel bedienen. Im letzten Schritt nimmt der Stäubli-Roboter das Optikmodul und legt es im Tray ab.
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