anwenderreportage

Stäubli SCARA: Null-Fehler-Montage von Reifendrucksensoren

Im Sechs-Sekunden-Takt montiert eine hochautomatisierte 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.

Eine kompakte Bauform der komplexen Anlage zählte zu den Anforderungen des Reifendrucksensor-Herstellers.

Eine kompakte Bauform der komplexen Anlage zählte zu den Anforderungen des Reifendrucksensor-Herstellers.

Shortcut

Aufgabenstellung: Präzises Handling in einer vollautomatisierten Montageanlage für Reifendrucksensoren.

Lösung: Drei SCARA-Roboter von Stäubli in unterschiedlichen Baugrößen.

Nutzen: Kurze Taktzeiten, Variantenwechsel ohne Hardware-Umbau, langfristige Präzision.

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, Niederösterreich. 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.

Erfolgreiche Zusammenarbeit: v. l. Ing. Peter Buxbaum, Gründer und Geschäftsführer von MMS mit Stefan Babka, BSc, Konstrukteur und Projektmanager.

Erfolgreiche Zusammenarbeit: v. l. Ing. Peter Buxbaum, Gründer und Geschäftsführer von MMS mit Stefan Babka, BSc, Konstrukteur und Projektmanager.

Infos zum Anwender

Die Modular Molding Systems GmbH, kurz MMS, wurde 2008 von Peter Buxbaum gegründet. Ziel der Unternehmensgründung war – und ist bis heute – die modular konzipierte Metallbearbeitungs- und -montagetechnik mit dem Kunststoffspritzguss zu kombinieren. Der Fokus liegt dabei auf der Großserienproduktion von präzisen mechatronischen Baugruppen. Darunter fallen beispielsweise Sensoren oder Schalt- und Verbindungselemente für Automobile sowie für die Medizintechnik, die Elektro- oder Weißwarenindustrie.

Ziel: alle sechs Sekunden ein fertiger Sensor

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.

Die Kunststoffdichtungen werden ungeordnet auf einem Asyril-Anyfeeder bereitgestellt und kamerageführt vom Roboter in das Gehäuse eingelegt.

Die Kunststoffdichtungen werden ungeordnet auf einem Asyril-Anyfeeder bereitgestellt und kamerageführt vom Roboter in das Gehäuse eingelegt.

Präzises Handling mit drei SCARA-Robotern

„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“, beschreibt Stefan Babka, BSc., Konstrukteur und Projektmanager bei MMS, den Werdegang von den einzelnen Bauteilen zum kompletten RDS.

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.

Auf kompaktem Raum kombiniert die integrierte Anlage zahlreiche Montage- und Prüfprozesse.

Auf kompaktem Raum kombiniert die integrierte Anlage zahlreiche Montage- und Prüfprozesse.

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.

Drei Roboter in drei Baugrößen

Alle drei SCARA-Roboter kommen aus der TS2-Serie von Stäubli, allerdings in drei Baugrößen. „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“, erklärt Stefan Babka.

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 Anyfeedern. Da die Bewegung der Bauteile nur in vier Achsen erfolgen musste, fiel die Entscheidung auf SCARAs und nicht auf 6-Achsroboter, 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 14) 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 Anyfeeder 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“, sagt er.

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. „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“, erklärt Peter Buxbaum. Mit der innovativen Montagelinie für China unterstreicht MMS dieses Statement.

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