Champions-League der Automation
Die Produktionszahlen bestimmter Elektrobauteile für den Kfz-Bereich steigen permanent. Um die Nachfrage wirtschaftlich zu erfüllen, setzen die renommierten Automobilzulieferer auf die weltweit schnellste und modernste Vergussanlage aus dem Hause Scheugenpflug.
Die wegweisende Anlage mit einem Platzbedarf von 20 x 11 m basiert auf einem Längstransfersystem und beinhaltet eine Reihe von Prozess- und Prüfstationen sowie 34 Aushärteöfen, die von einem Roboter beschickt werden.
Die wegweisende Anlage mit einem Platzbedarf von 20 x 11 m basiert auf einem...
Die gewachsene Kompetenz des Unternehmens zeigt sich an einer wegweisenden, voll automatisierten Anlage, auf der Elektro-Bauteile in fünf unterschiedlichen Varianten mit Gießharzen vergossen werden. Dabei galt es, kaum erreichbare Taktzeiten durch innovative Anlagen- und Prozesstechnik möglich zu machen. Scheugenpflug stellte sich der Aufgabe und konzipierte eine Inline-Vergussanlage, die weltweit ihresgleichen sucht.
„Die Automobilzulieferer wollten eine moderne, wirtschaftliche Anlage mit hoher Ausfallsicherheit und höchstem Output. Da gerade die hier gefragten Disziplinen Vergießen und Automatisieren zu unseren Kernkompetenzen zählen, hatten wir uns gute Chancen ausgerechnet, die hohen Anforderungen doch erfüllen zu können. Dass unsere Entwicklungsanstrengungen im Bau der schnellsten und modernsten Vergussanlage gipfelten und wir mit unseren Kunden ins Geschäft kamen, freut uns natürlich sehr“, so Firmenchef Erich Scheugenpflug.
Die Anlagentechnik im Detail
Die realisierte Anlage mit einem Platzbedarf von 20 x 11 m basiert auf einem Längstransfersystem und beinhaltet eine Reihe von Prozess- und Prüfstationen sowie 34 Aushärteöfen, die von dem größten Roboter aus dem Stäubli Programm beschickt werden.
Aber der Reihe nach: Im ersten Schritt gelangen die Bauteile in Paletten von der Vorfertigung auf das Band der Vergussanlage. Ein Linearsystem übernimmt diese Aufgabe. Die Werkstückträger laufen über ein Bandsystem mehrspurig durch einen Tunnelofen, der die Bauteile auf Prozesstemperatur aufheizt. Der WT kann chaotisch bestückt sein – die Sensorik an Station eins erkennt die jeweilige Bestückung der WT und die darauf befindliche Variante.
Nach dem Durchlauf durch den Ofen steht die Vereinzelung der Werkstückträger auf ein einzelnes Fertigungsband auf dem Programm. An der nächsten Station, einer Inspektionseinheit mit Be- und Entladung, werden die Bauteile in eine Vakuumkammer übergeben und deren Oberfläche im Niederdruckplasma-Prozess gereinigt und aktiviert. Anschließend laufen die Paletten in die Drei-Kammer-Vakuumvergussstation. In der Hauptkammer, in der stets das Prozessvakuum vorherrscht, werden mehrere Teile auf einer Palette gleichzeitig vergossen. Das Vakuum in der Hauptkammer wird programmgesteuert auf jede Variante eingestellt und überwacht.
Ein Dreiachs-Handling übernimmt die exakte Positionierung der Bauteile und fährt diese unter ein 12-fach-Dosiersystem, das für die gleichmäßige Dosierung mit Gießharz sorgt. Von hier gelangen die Teile über ein Schleusensystem in die Ausschleuskammer, in der es wieder auf Atmosphärendruck geht. Das Drei-Kammer-System dient der Taktzeitreduzierung, da in der Hauptkammer, durch die vor- und nach geschalteten Kammern, stets das Prozessvakuum gehalten werden kann und nicht jedes Mal auf´s Neue erzeugt werden muss. Außerdem unterstützt die Vorvakuumkammer das Entgasen der Bauteile.
Die mit flüssigem Gießharz versehenen Teile machen sich nach Verlassen der Vakuumstation auf den Weg zur sensorgesteuerten Vergusshöhenmessung und der individuellen Vergussnachdosierung. Was es damit auf sich hat, erklärt Erich Scheugenpflug: „Aus Taktzeitgründen wird in der Vakuumstation jede Komponente mit exakt der gleichen Menge Gießharz versehen. Aufgrund bestimmter Toleranzen der Spritzgussteile und minimaler Absenkung des Gießharzniveaus, bedingt durch den Druckunterschied nach Verlassen des Vakuums, müssen die Teile eine Nachdosierstation durchlaufen. Hier wird der Gießharzstand auf Zehntel Millimeter genau erfasst und die individuelle Menge Gießharz unter normalem Atmosphärendruck bis zum definierten Endstand nachdosiert. Diese Lösung ist hochgenau und aufgrund der geringen Nachdosiermengen auch sehr schnell, so dass wir die geforderte Taktzeit sicher einhalten können.“
Am Ende steht der Roboter
Haben die Elektro-Bauteile die Nachvergussstation samt abschließender Kontrolle passiert, steht der Aushärteprozess in den Batchöfen auf dem Programm. Dabei setzt Scheugenpflug ebenfalls auf Vollautomation. Herr der zweireihig angeordneten Aushärteöfen ist ein Stäubli-Roboter, der auf einer Linearachse aus dem Hause Güdel mit neun Metern Verfahrweg alle Arbeitsschritte rund um das Aushärten übernimmt. Die insgesamt 34 Batchöfen sind links und rechts der Roboterverfahrachse in Reih und Glied, mit jeweils zwei Öfen übereinander, angeordnet und können den Output einer ganzen Schicht aufnehmen. Die Aushärtezeit beträgt über sieben Stunden und erfolgt strikt nach einem bestimmten, individuellen „Backrezept“ bei wechselnden Temperaturniveaus. Bis zu acht Paletten fasst jeder einzelne der 34, nach Scheugenpflug-Vorgaben, konstruierten Aushärteöfen.
Die Auswahl des Roboters war von dessen Reichweite abhängig, da der Sechsachser die oberste Ofenebene sicher erreichen können muss. Aus diesem Grund entschied man sich bei Scheugenpflug für den Stäubli RX 260 L – also die Langarmversion dieses Sechsachsers – die über eine Reichweite von 3.210 mm verfügt und dabei eine Wiederholgenauigkeit von +/- 0,07 mm erreicht. Die Tragfähigkeit von 130 kg spielt bei dieser Anwendung eine eher untergeordnete Rolle, das Palettengewicht beträgt nur wenige Kilogramm. „Aufgabe des Roboters ist nicht nur das Be- und Entladen der Öfen, sondern auch das Öffnen und Schließen der Ofentüren. Der Stäubli RX 260 L ist aufgrund der langen Aushärtezeiten mit den reinen Be- und Entladeprozessen nicht ausgelastet, so dass er die Ofentüren öffnet und schließt, wodurch wir uns automatisch betätigte Türen an den Öfen sparen konnten“, so Scheugenpflug. Diese Aufgaben kann der große Sechsachser ohne Greiferwechsel erledigen.
Grundsätzlich stehen bei leeren Öfen die Türen offen – d. h., der Roboter greift eine Palette vom Band ab, fährt zu dem vom Leitrechner zugewiesenen Ofen und setzt die Palette ab. Ist der Ofen komplett beladen, greift der Roboter in eine vorgesehene Öse an der Türe und schließt diese.
Was sich einfach anhört, stellt doch hohe Anforderungen an den großen Knickarmroboter. Die Bauteile sind bis zu einer definierten Oberkante mit flüssigem Gießharz gefüllt, die kleinste „Unachtsamkeit“ des Roboters führt hier sofort zu Ausschuss. Somit muss der Sechsachser bei allen Bewegungsabläufen stets hundertprozentig in der Waagrechten bleiben und dabei ein absolut vibrations- und ruckfreies Handling sicherstellen.
Dass man sich bei Scheugenpflug zum wiederholten Mal für einen Stäubli-Roboter entschieden hat, ist alles andere als Zufall: „Wir arbeiten ausschließlich mit Stäubli Robotics zusammen, weil der Hersteller in unserem Kundenkreis über eine sehr hohe Akzeptanz verfügt. Viele Anwender, die Qualität brauchen, setzen in unserer Branche auf Stäubli. Natürlich haben wir uns auch selbst von der Performance der Roboter überzeugt und festgestellt, dass die Stäubli Maschinen die für viele Prozesse geforderte Präzision in jedem Fall erreichen. Auch in punkto Informationsaustausch, Service und Wartung können wir uns auf Stäubli verlassen“, resümiert Erich Scheugenpflug.
Special Lebensmittelindustrie
Der Lebensmittelbereich weißt noch einen relativ geringen Automatisierungsgrad auf. Naturgewachsene Produkte haben eine große Sortenvielfalt und unterliegen hohen Toleranzen, Produktionen zu automatisieren ist somit eine Herausforderung. Raue Umgebungsbedingungen und höchste Ansprüche an Reinigung und Hygiene erschweren die Anforderungen.
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