Scara-Roboter von Stäubli als Multi-Transportsystem bei Stiwa Automation

Fünf hochdynamische Stäubli Scara-Roboter vom Typ TS2-60 übernehmen die Handhabung winziger Zuführteile. (Bilder: Ralf Högel)

„Durch die zunehmende Variantenanzahl in der Fertigung individualisierter Produkte erreichen wir nicht mehr in jedem Fall die Stückzahlen, die für unsere Hochleistungsautomation interessant sind. Mit der Smart Automation bieten wir künftig Lösungen an, die dank des Einsatzes der Robotik die wirtschaftliche und hochflexible Produktion von Serien mit niedrigeren Stückzahlen unterhalb einer Million ermöglichen“, verspricht Jürgen Götschhofer, Leiter des Geschäftsbereichs Automation.

Zum besseren Verständnis: Spricht man bei Stiwa Automation von Hochleistungsautomation, ist nicht die Roboterautomation gemeint, vielmehr geht es um hochkomplexe Hightech-Anlagen für Serienteile, die in vielen Millionen Einheiten im Sekundentakt produziert werden. Mit der Smart Automation will Stiwa künftig sein Portfolio erweitern und Faktoren wie Flexibilität, Kosteneffizienz, Nachhaltigkeit sowie Investitions- und Zukunftssicherheit für kleinere Produktions-Stückzahlen in den Mittelpunkt stellen.

„Unser Hauptaugenmerk bleibt aber weiterhin auf der Hochleistungsautomation. Die Standard Performance verstehen wir als sinnvolle Ergänzung, um für unsere Kunden das komplette Spektrum der Automation abdecken zu können. So werden wir unserem übergeordneten Ziel, maximalen Kundennutzen unter allen Bedingungen gewährleisten zu können, in jedem Fall gerecht“, so Jürgen Götschhofer.

Um den hohen Funktionsumfang an jeder Station mit den Stäubli Scaras abbilden zu können, sind die Vierachser mit einem Vierfach-Greifsystem ausgestattet.

Smarte Produktion einer Weltneuheit

Wirft man einen Blick auf die erste Smart-Automation-Anlage, die bei der Stiwa am Standort Gampern im malerischen Salzkammergut läuft, ist die Überraschung groß: Was man dort unter Standard Performance versteht, verdient eher das Prädikat High-End-Automation.

In der platzsparend ausgelegten Anlage, die im vierten Quartal 2023 ihren Betrieb aufnahm, wird das Innenleben für den ersten Dreh-Drücksteller der Welt mit voll programmierbarer haptischer Rückmeldung hergestellt. Der sogenannte „Hapticore“ von Stiwa Advanced Products kommt in den Naga Gaming-Mäusen des Computergeräteherstellers Razer zum Einsatz und sorgt dort für ein bis dato nie gekanntes, haptisches Feedback des Scrollrads.

Die Stäubli Scaras müssen in der Anlage eine Vielzahl von Handhabungsaufgaben hochpräzise, schnell und zuverlässig erledigen.

Hochdynamische Stäubli Vierachser für die komplette Handhabung

Stiwa Automation setzt bei dieser Automatisierungslösung auf fünf Stäubli Scara-Roboter vom Typ TS2-60, die die Handhabung winziger Zuführteile übernehmen. Allein die Auswahl dieser fünf Roboter belegt, dass den Österreichern Dynamik in den Genen liegt. Die TS2-60 Vierachser zählen zu den schnellsten Scara-Robotern auf dem Weltmarkt.

„Die Montage des Hapticore war perfekt geeignet für unseren Einstieg in die robotergestützte Smart Automation“, betont Andreas Baldinger, der gemeinsam mit seinem Team für die technische Umsetzung der Anlage verantwortlich zeichnet. „Stiwa Advanced Products wollte eine flexible Automationslösung für die kosteneffiziente Montage für zunächst eine Variante in mittleren Stückzahlen. Da mit weiteren Varianten zu rechnen ist, sollte die Anlage die nötige Flexibilität für deren Montage mitbringen. Mit unserem neuen Smart Automationsansatz und den Robotern können wir diesem Wunsch optimal nachkommen.“

Vergleicht man die klassische Stiwa-Hochleistungsautomation mit der Smart Automation, so ist der wohl augenscheinlichste Unterschied der Verzicht auf die starre, aber ultraschnelle Verkettung über das eigenentwickelte Transfersystem. An dessen Stelle rücken hochdynamische Roboter, in diesem Fall die fünf Stäubli TS2-60 Vierachser, die zwar nicht die ultrakurzen Taktzeiten des Transfersystems erreichen, dafür aber mit maximaler Flexibilität und Kosteneffizienz punkten.

Zufrieden mit dem Ergebnis: Jürgen Götschhofer, Leiter des Geschäftsbereichs Automation und Andreas Baldinger, verantwortlich für die technische Umsetzung der Anlage.

Entscheidender Vorteil: die offene Steuerungsarchitektur

Neben der hohen Dynamik bei gleichzeitig höchster Präzision der Stäubli Scaras sprach ein weiteres ausschlaggebendes Kriterium für deren Einsatz. Dazu Andreas Baldinger: „Wir waren von der weitreichenden Offenheit der Stäubli Steuerungsarchitektur bis runter in die Regler der einzelnen Achsen begeistert. Die Möglichkeiten, die Stäubli hier für eigene steuerungstechnische Bahnoptimierungen bietet, fanden wir bei keinem anderen Roboterhersteller. Und auch die Anbindung über vordefinierte Schnittstellen an die Beckhoff-SPS, die wir im Bereich der Smart Automation nutzen, ist vorbildlich gelöst. Über die uniVAL plc-Schnittstelle kann man hier von gelebtem Plug-&-play sprechen. Mit entsprechenden Vorteilen auch im Bereich der Sicherheitstechnik.“

Was auffällt an der Anlage, ist die klare Handschrift bei der Auslegung der Arbeitsstationen. Die Roboter übernehmen grundsätzlich keine Montage-, sondern durchgängig reine Handhabungsaufgaben, die allerdings anspruchsvoller kaum sein könnten. Da für die komplette Montage eines Hapticore inklusive integrierter Qualitätsprüfungen rund 14 Arbeitsschritte erforderlich sind, ist nahezu jeder Roboter aufgrund der komplexen Prozesse voll ausgelastet und taktzeitkritisch. Zu den Prozessschritten innerhalb der Anlage zählen Zuführen, Fügen, Verpressen, Dosieren, Magnetisieren sowie ein aufwendiger Haptiktest am Ende der Linie, bei dem kleinste Drehmomente von unter einem Millinewtonmeter geprüft werden sowie die abschließende Verpackung.

Greifer, Zuführungen und mehr aus dem 3D-Drucker

Um den hohen Funktionsumfang an jeder Station mit den Stäubli Scaras abbilden zu können, ist jeder Vierachser mit einem von Stiwa konstruierten Vierfach-Greifsystem ausgestattet. Die vielfältigen Greifmöglichkeiten erlauben es den Robotern, ihre Aufgaben möglichst effizient auszuführen und Leerfahrten zu vermeiden. Dabei sind Dynamik und höchste Präzision gefragt.

Übrigens: Sowohl beim Bau der Greifer als auch bei der Herstellung der Rundfördertöpfe und viele weiteren Anlagenbauteilen setzen die Österreicher auf fortschrittlichste 3D-Drucktechnologie. In der hauseigenen additiven Fertigung stehen sowohl Kunststoff- als auch Metalldrucker zur Verfügung. Der 3D-Druck kommt der Stiwa-Maxime nach maximaler Fertigungstiefe entgegen. Man schätzt die eigene, schnelle Teileversorgung, und kann die Teilebevorratung auf ein Minimum begrenzen.

„Die Grenzen zwischen High-Performance und Smart Automation verschwimmen in diesem Kontext zunehmend – auch der Roboter wird mit unserem Know-how und dem Einsatz neuer Technologien wie der Additiven Fertigung wieder zur High-Performance-Maschine. Und ist gerade bei dieser Applikation besonders kosteneffizient“, freut sich Jürgen Götschhofer.