Automationanwenderreportage
Stäubli RX160: Zwei Sechsachser geben ihr Bestes für die Medizin
Die diffizile Montage von Spiraltuben galt bis dato als nicht automatisierbar. Jetzt hat sich das italienische Systemhaus Elettrosystem der Sache angenommen und die weltweit erste Montageanlage mit vier Stäubli-Sechsachsern für diese anspruchsvolle Aufgabenstellung realisiert.
Die zwei Stäubli Sechsachser RX160 und TX90 beim Handling der biegeschlaffen Intubier-Schläuche.
Shortcut
(h3)Aufgabenstellung:
Die Montage von Spiraltuben zu automatisieren. Insbesondere die Anbringung der Feder auf dem Schlauchliner galt in der Vergangenheit als Hürde.
(h3)Lösung:
In zwei spiegelbildlich konzipierten Zellen gewährleisten jeweils ein Stäubli RX160 und ein Stäubli TX90 eine flexible Handhabung.
(h3)Vorteile:
Eine deutliche Steigerung der Gesamtkapazität und ein Zugewinn an Flexibilität und Prozesssicherheit.
Auf den inneren PVC-Schlauch wird eine Stahlspirale aufgeschraubt und mit Kleber überzogen.
Der Stäubli TX90 übernimmt die finale Qualitätskontrolle und das Ablängen der Schläuche.
ie Intubation gilt heute als medizinische Standardmethode der Atemwegssicherung. Dazu kommt in der Anästhesie sowie in der Intensiv- und Rettungsmedizin eine spezielle Hohlsonde, der Tubus, zum Einsatz.
Aus technischer Sicht richten sich an dieses medizinische Hilfsmittel kontrovers anmutende Anforderungen: Es muss die zur Einführung nötige Steifigkeit aufbringen und darf sich unter keinen Umständen verengen, soll sich aber möglichst flexibel der Anatomie des Menschen anpassen.
Um die erforderliche Biegesteifigkeit und Flexibilität zu garantieren, kommen beim Medizintechnik-Hersteller Medtronic 4-Schicht-Verbundschläuche mit einer integrierten Spirale aus dünnem Federstahl zum Einsatz. Doch exakt in diesem Verbund liegt die produktionstechnische Tücke: der schichtweise Aufbau der sogenannten Spiraltuben von innen nach außen. Die Qualitätsanforderungen und die schwierige Handhabung der beiden biegeschlaffen Komponenten PVC-Liner und Stahlfeder legen die Hürde für die Automation hoch.
Der zweigeteilte, pneumatische Doppelgreifer ermöglicht zeitgleich die Handhabung zweier unbearbeiteter und zweier bereits federummantelter Schläuche.
Simone Puccio
Entwicklungsingenieur, Elettrosystem.
„Um die Beanspruchung des Getriebes minimal zu halten, fiel die Wahl auf den kräftigen RX160. Mit einer Tragkraft von 34 kg und den spielfreien Stäubli-Getrieben können wir auf eine dauerhafte Top-Performance des Roboters vertrauen.“
Anspruchsvolle Aufgabenstellung
Die diffizile Montage der Feder auf dem Schlauchliner galt bis dato als nicht automatisierbar – ein produktionstechnischer Faktor, der einer Kapazitätserhöhung im Medtronic-Werk Dublin im Wege stand. Dort wurde diese Aufgabe bisher in Handarbeit ausgeführt.
Bisher wohlgemerkt, denn vor kurzem realisierten die Spezialisten von Elettrosystem eine vollautomatische Montagezelle, in der vier Stäubli Roboter und jede Menge Linearsysteme das Unmögliche möglich machten.
Konkret geht es bei der Automatisierung darum, eine feine Schraubenfeder aus Stahl auf ein PVC-Röhrchen aufzuziehen und das Bauteil mit Kleber zu ummanteln. Die besonderen Herausforderungen liegen in der definiert gleichmäßigen Verteilung der Federwindungen sowie in der Handhabung der beiden biegeschlaffen Komponenten.
Auf einen wesentlichen Aspekt verweist Elettrosystem-Entwicklungsingenieur Simone Puccio: „Wir konnten die Anlage so flexibel auslegen, dass sie die Montage von sieben verschiedenen Varianten mit Schlauchdurchmessern von 5,0 bis 9,5 mm sowie Schläuchen mit unterschiedlicher Länge und Flexibilität erlaubt. Die Variantenvielfalt ist erforderlich, um Patienten vom Kleinkind bis zum größten Erwachsenen mit einem geeigneten Tubus behandeln zu können.“
„Wir sind weltweit die ersten, die diesen Prozess automatisiert haben“, freut sich Simone Puccio (li.) mit Pier Paolo Parabiaghi von Stäubli Italia.
Infos zum Anwender
Der italienische Anlagenbauer Elettrosystem in Asti bei Turin ist auf maßgeschneiderte Automatisierungslösungen für verschiedenste Branchen spezialisiert – u. a. auch für die hochsensiblen Branchen Medizin und Pharma.
www.elettrosystem.com
Zwei Stäubli-Sechsachser für die Fertigung
Die realisierte Automation für die Teilmontage von vier Spiraltuben gleichzeitig besteht aus zwei spiegelbildlich konzipierten Zellen, in denen jeweils ein Stäubli RX160 und ein Stäubli TX90 die flexible Handhabung übernehmen. Die komplizierte Montage der Feder erfolgt in einem integrierten Prozesskreislauf, der über Linearsysteme verkettet ist. Großer Vorteil der Stäubli Roboter: Sie erfüllen bereits in Standardkonfiguration die Reinraumklasse ISO 5, sodass Elettrosystem nicht auf spezielle Cleanroom-Ausführungen zurückgreifen muss.
Bei einer Zykluszeit von rund 12 Sekunden errechnet sich eine Gesamt-Fertigungszeit von etwa drei Sekunden pro Schlauch. Dabei erlaubt die übergeordnete SPS auch die Bearbeitung unterschiedlicher Varianten in den Zwillingszellen. Zwei Bediener übernehmen die Überwachung sowie das Zu- und Abführen der Werkstücke.
Obwohl der große Stäubli Sechsachser RX160 auf den ersten Blick großzügig dimensioniert anmutet, gab es für seine Wahl gute Gründe: Der Roboter verfügt über eine beachtliche Reichweite von 1.710 mm und hat genügend Tragkraft für das komplexe Vierfachgreifersystem. „Dabei haben uns weniger die Gewichte, als vielmehr die auftretenden Momente des weit ausladenden Greifers Sorge bereitet. Sie gehen zu Lasten der Roboterachse“, erklärt Puccio und er fügt ergänzend hinzu: „Um langfristig die Beanspruchung des Getriebes minimal zu halten, fiel die Wahl auf den kräftigen RX160. Mit einer nominalen Tragkraft von 34 kg und den bekannt spielfreien Stäubli-Getrieben können wir auf eine dauerhafte Top-Performance des Roboters vertrauen.“
Die auftretenden Momente durch den weit ausladenden Vierfach-Universalgreifer für alle Produktvarianten steckt der Stäubli RX160 locker weg.
Verstellbarer Vierfachgreifer für alle Produktvarianten
Beim eingesetzten Greifer handelt es sich um eine von Elettrosystem in enger Abstimmung mit dem Kunden entwickelte Lösung. Der zweigeteilte, pneumatische Doppelgreifer ermöglicht zeitgleich die Handhabung zweier unbearbeiteter und zweier bereits federummantelter Schläuche. Zudem lassen sich die Abstände der Greiferzangen über ein Schienensystem variieren und somit an verschiedene Dimensionen der Werkstückvarianten anpassen. Die Umrüstung auf eine der sieben Tubusvarianten ist deshalb in rund 15 Minuten erledigt.
Mit diesem einen Universalgreifer erledigt der Stäubli RX160 hochpräzise die komplette Handhabung: das paarweise Greifen der PVC-Liner und deren Aufschieben auf Trägerstäbe, das Zuführen an eine ‚Anspitzstation‘ sowie an die Übergabestation zum Prozesskreis Federmontage, das Abholen der fertig mit Federn ummantelten PVC-Schläuche, das Zuführen zur Kleberauftragsstation, die optische Qualitätsüberprüfung und letztlich das vertikale Ablegen in der Trocknerstation. Alles Weitere, sprich das Ablängen und die finale Qualitätsprüfung, übernimmt im Anschluss der kleinere Stäubli TX90.
Auf diese Weise können in der Doppelzelle rund 900 Intubierschläuche pro Stunde mit Federn und Kleber versehen werden. Die Endmontage der nunmehr stabileren Verbund-Bauteile erledigen Folgestationen vollautomatisch. Durch den Einsatz der weltweit ersten Roboterzelle für diese Aufgabenstellung schlägt das irische Werk von Medtronic neue Maßstäbe bei der Herstellung dieses lebenswichtigen Produkts auf. Dabei freut man sich nicht nur über eine deutliche Steigerung der Gesamtkapazität, sondern auch über einen Zugewinn an Flexibilität und Prozesssicherheit.
Auch bei Elettrosystem ist man von der Anlage überzeugt: „Wir wollen unseren Kunden langfristig als Partner zur Seite stehen und stellen selbst die höchsten Qualitätsansprüche an unsere Systemlösungen. Deshalb setzen wir bevorzugt Stäubli-Roboter ein. Nicht zuletzt durch die Präzision der Roboter sowie ihrer hervorragenden Bahntreue und Verlässlichkeit sind wir sicher, die geforderten Spezifikationen unseres Auftraggebers Medtronic langfristig erfüllen zu können“, resümiert Simone Puccio abschließend.
Auf Spezialausführungen konnte der Systemintegrator verzichten, da die Standard-Ausführungen der Stäubli-Roboter bereits Reinraumklasse ISO 5 erfüllen.
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