MM-Robotik-Roundtable in Regensburg (v.l.n.r.): Wilfried Eberhardt (Kuka), Joachim Melis (Adept), Axel Burscheid (Motoman), Dr. Michael Wenzel (Reis), Thilo Brodtmann (VDMA). Bild: Martin Scharrer

Am Rande der Jahrestagung des VDMA-Fachverbandes Robotik + Automation in Regensburg sprach MM Maschinenmarkt mit Vertretern der Roboterindustrie und des VDMA über die aktuelle wirtschaftliche Lage der Branche und über Zukunftstrends in der Robotertechnik. Die Gesprächspartner waren: Thilo Brodtmann, Geschäftsführer, VDMA-Fachverband Automation + Robotik Axel Burscheid, Leiter After Sales, Yaskawa-Motoman Wilfried Eberhardt, Managing Director Europe, Kuka Roboter Joachim Melis, Vice President Europe, Adept Technology Dr.-Ing. Michael Wenzel, Geschäftsführer, Reis Robotics Kürzlich wurde die neueste Studie der International Federation of Robotics veröffentlicht. Für das laufende Jahr wird mit einem weltweiten Einbruch der Roboterlieferungen um 40% gerechnet. Danach soll es aber wieder mit Wachstumsraten von durchschnittlich 15% aufwärts gehen. Offen lässt die Studie, ob die Erholung schon 2010 oder erst 2011 einsetzen wird. Herr Eberhardt, wie sind die Erwartungen bei Kuka für das kommende Jahr? Eberhardt: Wir erwarten eine moderate Erholung. Ich denke, dass die 15% etwas zu hoch gegriffen sind. Aktuell hat sich die Lage schon etwas gebessert. Bei Kuka stellen wir einen erhöhten Auftragseingang fest. Das heißt, die Talsohle wird gerade durchschritten mit leichten Tendenzen nach oben. Wenn man dieses für das nächste Jahr fortschreibt, kann man von einer moderaten Erholung – ich würde sagen 5 bis maximal 10% – ausgehen.

Herr Melis, mit Blick auf das Scara-Segment. Sind die Scara-Roboter in diesem Jahr in gleichem Maße betroffen und wann rechnen Sie mit einer Markterholung?

Melis: Die Scara-Roboter sind in einem ähnlichen Ausmaß betroffen, weil im deutschen Markt auf Scara-Roboter sehr häufig für Montage- und Handhabungsanwendungen gerade im Automobil- und Zulieferbereich eingesetzt werden. Von daher sind wir natürlich vom starken Rückgang des Automobilgeschäftes ganz klar betroffen. Die Einbrüche liegen zur Zeit in der Größenordnung von 30 bis 35%, wobei auch im Scara-Bereich eine Bodenbildung zu sehen ist. In den letzten Wochen konnten Zuwächse beim Auftragseingang realisieren. Andere Bereiche, in denen Scaras eingesetzt werden, wie Pharmaindustrie oder Medizintechnik, sind nicht so stark betroffen. Allerdings ist der prozentuale Anteil am Gesamtgeschäft gerade in Deutschland nicht so groß wie im Automotivebereich. Für das kommende Jahr erwarte ich ein Plus in der Größenordnung von 5, vielleicht von 10%. Für 2011 sind die genannten meiner Meinung nach 15% nicht unrealistisch.

Hauptabnehmer für Industrieroboter ist nach wie vor die Automobilindustrie, die wegen hoher Überkapazitäten unter der Krise besonders stark zu leiden hat. Herr Brodtmann, ist zu befürchten, dass dieser Absatzmarkt für Roboter mittel- bis langfristig stagnieren oder gar schrumpfen wird?

Brodtmann: Es ist der Branche, Gott sei Dank, in der Vergangenheit gelungen, auch in anderen Bereichen außer der Automobilindustrie zu punkten, in der sogenannten General Industry. Im Grunde ist dadurch die starke Abhängigkeit von der Automotiveindustrie nicht mehr in dem Maße gegeben, wie es einmal der Fall war. Gleichwohl befindet sich natürlich die Automobilindustrie in einer schwierigen Phase. Angesichts der Unter-Automatisierung, die insbesondere die amerikanische Automobilindustrie von der Wettbewerbsfähigkeit her auf einen sehr weit hinten gelegenen Platz katapultiert hat, kann man vermuten, dass dort Nachholbedarf in Sachen Automatisierung besteht. Auch wird die Automobilindustrie nach dem Auslaufen der Abwrackprämie die potenziellen Käufer, die nicht abgewrackt haben, mit neuen Modellen für den Automobilkauf stimulieren müssen. Dazu muss in aktuelle Produktionstechnik investiert werden. Die Automatisierungstechnik wird auf jeden Fall vorne mit dabei sein, wenn dies geschieht.

Herr Burscheid, noch stärker von der Krise gebeutelt als die OEMs sind die Automobilzulieferer. Viele Unternehmen haben mittlerweile Existenzprobleme. Wie hat sich der Roboterabsatz im Zulieferbereich entwickelt?

Burscheid: Grundsätzlich ist natürlich der Absatzeinbruch, der im Automobilbereich zu verzeichnen ist, nicht nur ein Einbruch aufgrund der Finanzkrise, sondern sicherlich auch den Überkapazitäten geschuldet, die sich in den letzten Jahren im Automobilbereich aufgebaut haben. Natürlich der extreme Absatzeinbruch bei den OEMs 1:1 auf die Automobilzulieferer durchgeschlagen. Geplante Neuinvestitionen, die für Kapazitätserhöhungen und -erweiterungen geplant waren, sind komplett entfallen. Dennoch sehen wir, dass der Markt natürlich nicht tot ist. Die Modelloffensive, die Herr Brodtmann angesprochen hat, wird kommen und zu Neuinvestitionen führen. Andererseits werden die Zulieferer auch einen Re-use der vorhandenen Systeme vornehmen, was bei den Roboterherstellern den Bereich After Sales Refurbishment stark nach vorne bringen dürfte.

Herr Dr. Wenzel, wie ist derzeit die Situation im Systemgeschäft und wie sind die Aussichten?

Wenzel: Eigentlich kann ich mich meinen Vorrednern nur anschließen. Wenn der Robotermarkt bei den reinen Robotern schwächelt, kann das Systemgeschäft per se keine anderen Zahlen vermelden. Von daher kann ich gleich auf den zweiten Teil Ihrer Frage kommen, auf die Aussichten. Generell sind wir der Meinung, dass das Systemgeschäft künftig gute Aussichten hat, und zwar aus dem ganzheitlichen Ansatz heraus. Der Markt fordert immer mehr komplette Lösungen. Die Lösungen werden zudem komplexer, die eingesetzten Technologien umfassender. Von daher hat das Systemgeschäft Perspektive und wird, sobald die Talsohle durchschritten ist, sicherlich überproportional zulegen.

Herr Eberhardt, die jüngste IAA in Frankfurt hat gezeigt, weltweit setzt die Automobilindustrie auf neue umweltschonende Fahrzeuge und Antriebskonzepte. Wie stellt sich die Roboterindustrie auf diese Herausforderung ein?

Eberhardt: Das ist eine Chance für die Roboterindustrie, weil neuen Fahrzeugtechnologien Neuinvestitionen erfordern. Es sind neue Fertigungsmittel einzusetzen und neue Prozesse. Die Details müssen jetzt in den nächsten Wochen und Monaten festgelegt werden. Auf jeden Fall gibt es hier die Chance für Neuinvestitionen in beträchtlichem Umfang. Das wird sich wahrscheinlich nicht nur auf den Bereich OEM erstrecken, sondern auch auf die Zulieferindustrie. Denn gerade die Zulieferindustrie bringt neue Technologien in den Markt, wie etwa Batteriehersteller, die Kooperationen mit OEMs eingegangen sind. Ich sehe da in der nächsten Zeit erhebliches Potenzial für komplette Neuinvestitionen, weil im Moment diese Produktionsmittel und -einrichtungen noch gar nicht existieren.

Kommen wir noch einmal zurück zur IFR-Studie. Danach werden sich Service-Roboter im gewerblichen Bereich durchsetzen und das Marktsegment deutlich wachsen. Ergibt sich daraus für Sie als Hersteller von Industrierobotern die Notwendigkeit, sich auch in Richtung Servicerobotik zu orientieren?

Burscheid: Für das Haus Yaskawa-Motoman kann ich sagen, dass Japan als Stammsitz der Yaskawa Electric Corporation seit jeher ein sehr technikorientiertes Land ist, wo auch die Akzeptanz der Robotik im Consumerbereich viel höher ist als das in Deutschland oder in Europa. Das heißt, Yaskawa ist in diesem Bereich schon sehr aktiv. So werden Lösungen aus dem Bereich Healthcare von Yaskawa bereits in der Krankengymnastik eingesetzt. Yaskawa engagiert sich außerdem stark im Segment Home Robotics.

Wenzel: Was Reis Robotics betrifft, so ist zumindest Insidern bekannt, dass es schon in der Vergangenheit vereinzelt Ausflüge in die Servicerobotik haben. Wir haben für uns aber klar festgelegt, dass wir diese Lösungen, die wir in den unterschiedlichsten Bereichen angeboten haben, immer auf der technologischen Basis der Industrieroboter aufsetzen. Es gibt also keine separate Entwicklungsrichtung oder -linie für den Bereich Servicerobotik, sondern einen Transfer von Industrieroboter-Lösungen in den Servicebereich hinein.

Eberhardt: Für Kuka Roboter ist das Thema Serviceroboter sehr, sehr wichtig. Wir sind bereits in diesem Bereich unterwegs. Ein wichtiges Stichwort ist der Leichtbauroboter, und zwar Leichtbau mit Hilfe von Kohlefaser, um eben weniger Masse zu haben. Leichtbau ist auch die Brücke in Richtung Mensch-Maschine-Kooperation – weniger Masse, weniger Energie und damit eine hohe Kooperation zwischen Mensch und Maschine. Servicerobotik erstreckt sich auch in den Bereich Industrie. Wir haben bereits Pilot-Anwendungen laufen mit Leichtbaurobotern im Bereich der Montage. Hinzu kommt der mobile Roboter, der zum Objekt hin fährt und an verschiedenen Arbeitsstationen auch in der Kleinserienfertigung sehr flexibel eingesetzt werden kann. Nicht zu vergessen, der große Bereich Medizintechnik, wo wir schon seit vielen Jahren aktiv sind. Auf der Basis des Leichtbauroboters werden noch sehr viele neu Anwendungen hinzukommen.

Die IFR-Studie nennt die unterschiedlichsten Anwendungsgebiete für Service-Roboter. Das reicht vom militärischen Bereich über Reinigungsroboter bis hin zu Melkrobotern und der Bauwirtschaft. Welche Bereiche sehen Sie denn momentan am weitesten entwickelt, wo werden sich der Service-Roboter am ehesten durchsetzen könnte?

Melis: Wenn man sich die weltweiten Märkte ansieht, dann zeigt sich ganz klar, dass der größte Umsatzanteil momentan im militärischen Bereich gemacht wird. Es gibt gerade in den USA große Hersteller von Service-Robotern, die sich mit Themen wie Aufklärung, Erkundung von Gelände oder Transport von Materialien und ähnlichem beschäftigen. Das ist ein sehr großer Markt. Viele Entwicklungen, gerade im kognitiven Bereich, werden gerade in den USA vom Militär getrieben. Ich denke, dass das auch für einen gewissen Zeitraum der größte Markt bleiben wird, bis dann letztendlich Technologien aus diesen militärischen Entwicklungen zivile Bereiche erschließen. Das gilt beispielsweise für die Sicherheitstechnik, aber auch für die direkte Zusammenarbeit von Mensch und Roboter. Die kognitive Seite der Robotik ist sicherlich etwas, was momentan an der Entwicklungsfront sehr stark vorangetrieben wird. Allerdings wird es noch eine gewisse Zeit dauern, um Roboter wirklich autark, autonom arbeiten zu lassen.

Eberhardt: Für Kuka sind aktuell zwei Bereiche von Bedeutung. Der Bereich Industrie mit Servicerobotik und dort speziell der Bereich Montage. Hier geht es um die Mobilität des Roboters und um seine Intelligenz. Beweglichkeit und Mensch-Maschine-Kooperation ohne Schutzzaun – das ist ein riesiges Gebiet. Denn zur Zeit wird in der Montage wegen der unzureichenden Flexibilität der Systeme noch recht wenig automatisiert. Mit der Flexibilität des Serviceroboters wird sich das ändern. Ein zweites ganz wichtiges Feld, das jetzt schon für uns Umsatzrelevanz hat, ist der Bereich Medizintechnik. Die bis jetzt eingesetzten Medizinroboter basieren im Wesentlichen auf Industrierobotern. Und so geht der nächste Schritt ganz klar in Richtung Servicerobotik, wo die Mensch-Maschine-Kooperation im Fokus steht.

Jetzt ist bei den Antworten bereits das ein oder andere Mal der Begriff Mensch-Maschine-Interaktion gefallen. Sind denn die technischen Voraussetzungen vorhanden, um wirklich ein sicheres Interagieren zwischen Mensch und Roboter zu gewährleisten?

Wenzel: Das kann man ganz klar mit einem Ja beantworten. Es gibt mittlerweile Steuerungskonzepte, die auch von den entsprechenden offiziellen Institutionen geprüft und abgenommen sind. Diese lassen ein unmittelbares Agieren zwischen dem Werker und dem Roboter ohne trennende Schutzeinrichtungen, also ohne Schutzzaun oder Schutzgitter, zu.

Ein Thema, das stark diskutiert wird, ist Green Automation. Wo steht die Roboterindustrie, wenn es darum geht, die eigenen Systeme in Sachen Energie- und Materialeffizienz zu optimieren?

Wenzel: Das Thema Green-Automation, das im übrigen als Leitmotiv bei der Automatica 2010 einen starken Widerhall finden wird, hat zahlreiche Facetten. Ein Punkt ist sicherlich die Energieeffizienz und die ökonomisch- ökologische Betrachtung der Roboter und der Systemkomponenten im engeren Sinne. Der zweite Aspekt – und auf den möchte ich besonders hinweisen – ist aber auch der Einsatz von Automatisierung für „grüne Applikationen“. Ob das jetzt Solar, Wind oder andere regenerative Energien sind – diese Bereiche kommen nur mit Unterstützung von Automatisierungstechnik in einen wirtschaftlichen Break-even-Bereich. Das Stichwort Green Automation muss meines Erachtens auch in diesem Kontext verstanden werden.

Eberhardt: Ich möchte mich da Herrn Dr. Wenzel anschließen. Denn häufig wird „nur“ verstanden, dass es um die Effizienz von Motoren, Getrieben und oder ganzer Maschinen gehe. Man muss aber deutlich sehen, dass wir mit Hilfe „intelligenter Automatisierung“ Produkte herstellen, die es uns erlauben, Energie zu sparen. So braucht ein Auto mit Aluminiumkarosserie spezielle Fügeverfahren und entsprechende Automatisierung, denn manuell geht da gar nicht mehr. In der Solarindustrie ist das ganz ähnlich. Man muss den Begriff Green Automation dahingehend erweitern, dass es hier um Techniken geht, die notwendig sind, um intelligente und energiesparende Produkte herzustellen.

Jürgen Schreier

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Thilo Brodtmann, VDMA: „Die Bedürfnisse der älteren Menschen abzudecken, wird Ziel der Robotik in der Zukunft sein.“ Bild: Schreier

Der internationale Robotikverband IFR sagt der Servicerobotik seiner jüngsten Prognose beachtliche Wachstumsraten voraus. Über die wirtschaftlichen Chancen und den gesellschaftlichen Nutzen dieser Technologie sprachen wir mit Thilo Brodtmann, Geschäftsführer der VDMA-Fachgemeinschaft Robotik + Automation. Herr Brodtmann, in der Agenda Robotic Visions 2020 von Europ ist zu lesen, dass die Robotik ein Schlüsselelement sein wird, wenn es darum geht, die anstehenden gesellschaftlichen Herausforderungen zu bewältigen. Klingt echt toll, doch was hat man sich konkret darunter vorzustellen? Brodtmann: Zurückblickend kann man schon einmal festhalten, dass mehr Automatisierung mehr Arbeitsplätze geschaffen hat, nicht weniger. Wenn es gelingt, Robotik und Automatisierung auch in den Mittelstand zu tragen, darf man davon ausgehen, dass auch der Mittelstand noch wettbewerbsfähiger wird und neue Arbeitsplätze schafft. Ein wichtiges Thema ist die alternde Gesellschaft. Was kann die Robotik dazu beitragen, die damit zusammenhängenden Probleme zu lösen? Brodtmann: Die Bedürfnisse der älteren Menschen abzudecken, wird Ziel der Robotik in der Zukunft sein. Im Augenblick ist die Situation die, dass es durch die demografische Entwicklung immer schwieriger wird, die alternde Gesellschaft richtig zu versorgen. Technologisch stellen wir uns vor, dass wir relativ bald in der Lage sein werden, in dieser Hinsicht etwas zu leisten und die passende Technik anzubieten. Allerdings muss noch für nötige Akzeptanz gesorgt werden, dass ein alter Mensch von einem Roboter unterstützt und gepflegt wird.

Gibt es in diesem Bereich bereits vorzeigbare Produkte oder zumindest Visionen?

Brodtmann: So kann man beispielweise auf den Care-Robot verweisen, der in einer musterhäuslichen Umgebung durchaus in der Lage ist, Menschen, die in ihrer Mobilität eingeschränkt sind, mit Getränken oder Medikamenten zu versorgen. Außerdem löst der Roboter Alarm aus und ruft Hilfe herbei, wenn jemand hinfällt. Die ersten Schritte sind also gemacht und vorzeigbar.

Die Anwendungsgebiete der Servicerobotik sind breit gefächert, reichen vom professionellen Sicherheitsroboter bis hin zum Staubsaugroboter für die eigenen vier Wände. Welche Gebiete erscheinen Ihnen am aussichtsreichsten?

Brodtmann: Ich denke, dass der Medizintechnikbereich sehr vielversprechend ist und auch kurzfristig Lösungen zeigen wird. Interessant ist darüber hinaus der Sicherheitsbereich. Objektschutz wird heute überwiegend von Menschen gemacht, die sich Gefahren aussetzen, die ungünstige Arbeitszeiten und ein ungünstiges Arbeitsumfeld haben. Das alles würde sich mit Robotern wesentlich einfacher und angenehmer für die Menschen gestalten.

Ein Engagement in der Servicerobotik setze einen langen Atem voraus, sagte kürzlich der Vertreter eines großen deutschen Herstellers. Ist dieser lange Atem auch jetzt in der Krise noch vorhanden?

Brodtmann: Ja, ich denke, dass der Markt für Serviceroboter so vielversprechend ist, dass wir den erforderlichen langen Atem mitbringen. Natürlich ist das immer eine Frage, wo man den richtigen Business-Case realisieren kann. Vor einigen Jahren konnte sich kaum jemand vorstellen, dass die meisten Menschen einmal zwei bis drei Handys besitzen werden. Wenn wir also Applikationen haben, die Spaß machen und die uns im täglichen Bedarf nützlich sind, dann glaube ich, kann man in bestimmten Bereichen auch richtige Mengengerüste erzeugen.

Herr Brodtmann, anlässlich der Vorstellung der IFR-Zahlen haben Sie gesagt, dass spätestens bis 2015 in jedem Fertigungsbetrieb mindestens ein Roboter stehen wird. Wann steht in jedem Haushalt ein Roboter?

Brodtmann (lacht): Ich sage mal 2020, weil sich 2020 niemand mehr daran erinnern wird.

Jürgen Schreier


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Vom 10. bis 13. November können sich die Besucher der Productronica in München wieder über neueste Entwicklungen in der Elektronikfertigung informieren. Bild: Messe München

Alles über neueste Produktionsmethoden in der Elektronikfertigung wird vom 10. bis 13. November 2009 in München auf der Productronica zu sehen sein. Auf einer Sonderschau der Weltleitmesse zeigen deutsche Forscher, wie sie sich die intelligente Produktion in Zukunft vorstellen. Die selbstorganisierende Produktion (Sopro) soll künftig den Herstellungsprozess von Gütern revolutionieren. Maschinen und Werkstücke, die mittels Chip miteinander kommunizieren, voneinander lernen und ihre Arbeit selbst einteilen, sorgen dafür, dass Fertigungsprozesse flexibler, effizienter und umweltfreundlicher werden. Die Partner des Projekts Sopro geben hierbei einen Ausblick auf die intelligente Fabrik der Zukunft. Productronica als geeignete Plattform für selbstorganisierende Produktion „Die Productronica 2009 ist als Trendsetter der Branche die ideale Plattform, um tiefere Einblicke in eine Technologie zu gewähren, die den Produktionsstandort Deutschland nachhaltig verändern wird“, sagt Eckhard Hohwieler vom Fraunhofer-Institut für Produktionsanlagen und Konstruktionstechnik (IPK), wissenschaftlicher Koordinator des Projekts Sopro. „Als Wissenschaftler schätze ich besonders den praktizierten Wissenstransfer zwischen Forschung und Industrie, der auch für die Entwicklung der selbstorganisierenden Produktion entscheidend ist, da er den Schritt von der Theorie in die Praxis möglich macht.“

Unter der wissenschaftlichen Leitung des IPK forscht im Rahmen des Projekts Sopro ein Konsortium von Instituten der Fraunhofer-Gesellschaft sowie der Technischen Universität Berlin an der Weiterentwicklung sogenannter Process-E-Grains, der Schlüsselelemente der intelligenten Produktion. Die Zusammenarbeit mit der Industrie wird von den Fachverbänden Productronic und Micro Technology sowie der Arbeitsgemeinschaft Modulare Mikrosysteme im Verband Deutscher Maschinen- und Anlagenbau (VDMA) koordiniert.

E-Grains lenken die Abläufe in der intelligenten Fabrik

Process-E-Grains sind kleine elektronische Zellen, die autonom miteinander kommunizieren und voneinander lernen. So kann beispielsweise eine ausgelastete oder defekte Maschine mithilfe eines E-Grains Transportanlagen und Werkstücken mitteilen, dass eine alternative Anlage genutzt werden muss. Die zu bearbeitenden Werkstücke werden daraufhin zu einer anderen Maschine befördert und melden mit einem eigenen E-Grain, welche Arbeiten an ihnen durchgeführt werden müssen. Entscheidungen, die einen reibungslosen Ablauf des Herstellungsprozesses in einer Fabrik gewährleisten, können so autark binnen Sekundenbruchteilen getroffen werden. Das ermöglicht Zeit- und Kosteneinsparungen.

Dr. Eric Maiser vom VDMA unterstreicht: „Sopro kann die Fertigungsindustrie revolutionieren. Die fortschreitende Miniaturisierung — insbesondere in der Mikroelektronik — erfordert bereits heute zwingend die Automatisierung von Fertigungsprozessen, um bezahlbare Produkte für alle herstellen zu können. Sopro schafft nun eine vernetzte Automatisierung und hilft damit, Fertigungsfehler viel früher zu vermeiden. Neben dem ökonomischen Aspekt sind mit effizienteren Abläufen auch ökologische Vorteile verknüpft, da energie- und ressourcenschonender produziert werden kann. Dies ist in allen modernen Industrien unverzichtbar.“

Darüber hinaus könnten in Zukunft sogar die Logistik innerhalb der Fabrik und der Nachschub von Zulieferteilen vollautomatisch erfolgen. Der Bedarf an gut ausgebildeten Fachkräften zur Installation, Planung und Überwachung solcher Fabriken wird steigen. Selbstorganisierende Produktion ist also der nächste Schritt, die Fertigungsindustrie in Deutschland auszubauen, wettbewerbsfähiger zu machen und damit Arbeitsplätze zu sichern.

Produktion 2.0 soll in rund 20 Jahren laufen

Das Projekt Sopro startete im März 2008, läuft bis zum 28. Februar 2011 und soll in ein Verbundprogramm mit Industriepartnern münden. Vision der Beteiligten aus Wirtschaft und Forschung mit den Schwerpunkten Mikrosystemtechnik, Informationstechnik und Produktionstechnik ist es, die vollkommen intelligente Fabrik zu ermöglichen.

Die Projektteilnehmer konzentrieren sich bei ihrer Arbeit insbesondere auf Methoden zur Anpassung und Änderung der gespeicherten Informationen und Aufgaben der Process-E-Grains (Rekonfigurierbarkeit), eine robuste Funkkommunikation in rauen Umgebungen und die Erarbeitung von Modulkonzepten, so dass eine Einbettung von Funksensorknoten in die Produktionsumgebung kostengünstig umgesetzt werden kann.

Auch sozioökonomische Aspekte werden berücksichtigt. Noch steckt die Entwicklung der selbstorganisierenden Produktion in den Anfängen. Nach Expertenmeinung könnten sich Produktionsstätten schon in 20 Jahren dank E-Grains grundlegend ändern.

Im Jahr 2007 war die Welt der Elektronikfertigung zuletzt Gast bei der alle zwei Jahre stattfindenden Messe in München: 1484 Aussteller waren damals gekommen. 40000 Fachbesucher (2005: 43113) besuchten sie auf der Messe. Für die Productronica 2009 erwartet der Veranstalter aufgrund der Krise 1126 Aussteller, 24 zusätzlich vertretene Unternehmen sowie 35000 Fachbesucher aus mehr als 70 Ländern. Die Ausstellungsfläche beträgt 75000 m².

Reinhold Schäfer

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Mit Samthandschuhen stapelt das Ablagesystem Press-, Stanz- und andere Serienteile, bevor es sie anschließend geordnet ablegt. Bild: Josef Vogt

Für das geordnete und schonende Ablegen von Press- und Stanzteilen wurde ein automatisiertes Ablagesystem nach dem Baukastenkonzept entwickelt. Dabei konnten mit Hilfe der Simulation wesentliche Entwicklungsschritte bereits im virtuellen Raum vorweggenommen werden. Mit modularen Systemen lassen sich in der Fertigung viele Prozessschritte besonders wirtschaftlich automatisieren. Der Spann- und Greiftechnikspezialist Schunk geht dabei noch einen Schritt weiter: Bereits ab der Entwurfsphase können Baugruppen und Automatisierungssysteme virtuell simuliert und verbessert werden. Auf diese Weise verkürzen Anwender, Systemintegratoren und Konstruktionsbüros die Entwicklungszeit, vermeiden Schwachstellen und teure Fehlversuche und steigern sowohl die Lebensdauer als auch die Energieeffizienz der Anlage. Automatisiertes Ablagesystem als universelles Baukastensystem Ein Beispiel für den Nutzen virtueller Prototypen ist ein Projekt bei Kiwi Automations in Oberkirch. Mit Hilfe von Schunk Engineering wurde ein effizientes, automatisiertes Ablagesystem zum geordneten und schonenden Ablegen von Press-, Stanz- und anderen Serienteilen entwickelt. Entstanden ist so ein universelles Baukastensystem. Die Qualitätsanforderungen in der Serien- und Massenfertigung sind in den vergangenen Jahren unaufhörlich gestiegen. Immer anspruchsvoller, komplexer und empfindlicher werden die Teile. Zugleich gehören eine makellose Optik und eine hohe Maßhaltigkeit immer häufiger zu den entscheidenden Qualitätskriterien. Speziell in der Serien- und Massenfertigung gewinnt daher das schonende und geordnete Ablegen zunehmend an Bedeutung.

Mit dem kompakten, vielseitig einsetzbaren Ablagesystem lassen sich beispielsweise Press- und Stanzteile selbst bei hohen Taktraten zuverlässig und schonend für die direkte Weiterverarbeitung positionieren und abstapeln. Ver-glichen mit Setzhilfen senkt diese Automatisierungslösung deutlich die Fertigungskosten. Zudem ist kontinuierlich eine schnelle Taktung möglich.
Während früher bei der Entwicklung derartiger Automatisierungssysteme primär manuelle Auslegungen, Excel-Tools und teure Prototypen genutzt wurden, nimmt Schunk wesentliche Entwicklungsschritte bereits im virtuellen Raum vorweg. Die Auslegung von Schrauben, die Betriebsfestigkeit, die Belastungen auf Komponenten sowie Grenzlasten werden mit Hilfe von Software an virtuellen Prototypen simuliert und optimiert.

Simulation spart zwei Entwicklungsstufen ein

Die Simulationen liefern dabei wertvolle Ergebnisse: Sehr anschaulich erkennt man bereits frühzeitig Verformungen, Belastungen und Systemverhalten, kann Varianten vergleichen und Optimierungen durchführen. Das erhöht die Entwicklungssicherheit und erleichtert die Beurteilung der Konstruktion. Vor allem aber spart die virtuelle Produktentwicklung Zeit und Kosten, weil entscheidende Schwachstellen bereits erkannt und korrigiert werden, noch bevor der erste Prototyp gebaut wird. Im Fall des Kiwi-Ablagesystems lässt sich dieser Vorteil ganz konkret fassen: Dank der Simulation konnten zwei Entwicklungsstufen mit noch nicht voll ausgereiften Prototypen komplett eingespart werden.
Schunk Engineering ist ein internes Expertennetzwerk, in dem computergestützte Entwicklungstechnologien (CAE) projektübergreifend koordiniert, effektive Rechenwege genutzt, Erkenntnisse aufbereitet und anschließend wiederverwendbar gemacht werden. So lassen sich beispielsweise Standardberechnungen für die Linear- und Portaltechnik durchführen. Aus dem umfassenden Programm von Linearachsen wird auf diesem Weg die für die Anwendung optimale Achs-Kombination ermittelt.
Mit Hilfe der Simulation ist es möglich, hinreichend steife und haltbare Systeme zu konfigurieren sowie etwaige Schwachstellen zu erkennen und zu vermeiden. So können bereits vor dem Bau der ersten realen Prototypen mit minimalem Aufwand unterschiedliche Varianten geprüft und optimiert werden. Dabei arbeitet Schunk Engineering mit bis zu drei Simulationsstufen:
- Modalanalyse, das heißt Simulation der Schwingungsformen und Eigenfrequenzen zur ersten Beurteilung der Steifigkeit,
- statische oder quasistatische Analyse, das heißt Simulation der Auswirkungen von Lasten, Gewichtskraft oder Beschleunigungen zur Bemessung und Überprüfung der Komponenten,
- transiente Analyse, das heißt Simulation kompletter Zyklen und Abläufe zur genauen Ermittlung der dynamischen Lasten und zur Beurteilung der Lebensdauer.

Steife und schwingungsarme Achskombination

Mit zunehmendem Projektfortschritt entstehen virtuelle Prototypen, deren Aussagen der Realität stets einen Schritt voraus sind. Für ein erstes Simulationsmodell genügt zunächst ein Entwurf der Achskombinationen, das heißt der Achstypen, Abmessungen und Massen. CAD-Daten der umgebenden Konstruktion sind hilfreich, jedoch nicht Bedingung. Im Rahmen einer Modalanalyse werden daraus Eigenfrequenzen und Eigenformen berechnet.
Innerhalb kürzester Zeit lässt sich so eine steife und schwingungsarme Achskombination ermitteln. Dies ermöglicht eine schnelle und sichere Beurteilung des Systems im Hinblick auf eine günstige Kombination von Steifigkeiten und Massen. Das Ergebnis ist ein Linearachsensystem mit minimierter Schwingungsanfälligkeit sowie Steifigkeitsempfehlungen für die umgebende Konstruktion.

Simulation vermeidet überdimensionierte Systeme

Abhängig von den jeweiligen Anforderungen, vom Bauteil und den zu beladenden Behältnissen werden das Greifersystem und die Pufferzone ausgelegt. Das universell einsetzbare Ablagesystem lässt sich in Aufbau und Funktion sehr einfach an spezifische Anforderungen anpassen und ist zudem jederzeit erweiterbar.
In der Grundausführung AGA 2400-2 verfügt das System über einen Verfahrweg in der X-Achse von 2400 mm, in der Y-Achse von 1220 mm und in der Z-Achse von 900 mm. Die Abmessungen betragen (L × B × H) 4000 mm × 2100 mm × 3500 mm. Das Maximalgewicht der Z-Achsanbindung liegt bei 15 kg. Als Linearachsen kommen hochbelastbare, langlebige und genaue Linearmodule mit Zahnriemenantrieb und Profilschienenführung aus dem System HSB von Schunk zum Einsatz.

Mit Simulation konkrete Konstruktionsvorgaben und -richtlinien erstellen

Die Engineering-Leistungen kommen allen Beteiligten zugute, denn neben den unmittelbaren Vorteilen in der Entwicklungsphase generiert die Simulation weitere Zusatzeffekte: Anwender profitieren von einer langen Lebensdauer und einer dauerhaft hohen Präzision des Systems, weil das Schwingungsverhalten, die Eigenfrequenz und die Stabilität optimiert sind. Mögliche Schwachstellen werden bereits im Vorfeld identifiziert und ausgeschlossen.
Zudem können auf Basis der Simulation konkrete Konstruktionsvorgaben und -richtlinien erstellt werden. Dank der bedarfsorientierten Auslegung gehören aus übertriebenem Sicherheitsdenken überdimensionierte Systeme der Vergangenheit an. Das senkt die Kosten der Module, reduziert das Gewicht der Anlage und den Energiebedarf im laufenden Betrieb. Die virtuelle Produktentwicklung leistet damit zusätzlich einen wichtigen Beitrag zur Kosteneinsparung und zum Schutz der Umwelt.

Jürgen Kolbus und Stefan Kerpe

Jürgen Kolbus ist Branchenspezialist Systemlösungen Automation bei der Schunk GmbH & Co. KG in 74348 Lauffen/Neckar. Dipl.-Ing. (FH) Stefan Kerpe leitet Schunk Engineering.

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Der Sensor mit abgesetztem Kamerakopf arbeitet als vollkommen autarke Bildverarbeitungseinheit. Bild: Cognex

Solarzellen weisen häufig produktionsbedingte lokale Defekte auf, welche die Lebensdauer und Effizienz beeinträchtigen können. Bei der 100%-Qualitätskontrolle in der Produktion von einzelnen Zellen und kompletten Solarmodulen können Bildverarbeitungssysteme zum Einsatz kommen. Oberflächendefekte wie Kratzer oder Dellen in Solarzellen können deren Effizienz und Lebensdauer verschlechtern. Als entscheidender Faktor des Markterfolges erweist sich zunehmend die hundertprozentige Qualitätskontrolle der einzelnen Zellen und von kompletten Modulen. Ein Solartechnik-Hersteller hat seine Fertigung mit Vision-Sensoren ausgestattet, die in verschiedenen Prozessschritten der Produktion die optische Qualitätkontrolle und das Ausrichten der Zellen übernehmen. Spitzenproduktion von 600 Zellen pro Stunde Das italienische Unternehmen 2BG hat seine Erfahrungen aus dem von hohen Anforderungen geprägten Anlagenbau für die Automobilindustrie in den Bereich der Solarzellenfertigung transferiert und fertigt komplette Solarmodule. Eine Tabber-Stringer-Anlage verlötet Solarzellen zu Strings, einer Kette von in Reihe geschalteter Solarzellen, die wiederum zu kompletten Solarmodulen zusammengefügt werden. Mithilfe von Hochgeschwindigkeitsbestückung, Bildverarbeitung und Infrarot-Lötsystem wird heute die Spitzenproduktion von 600 Zellen pro Stunde erreicht. Die automatisierte Anlage kann nach unterschiedlichen, intern speicherbaren Produktzyklen arbeiten und unterschiedliche Zellgrößen von 100 mm x 100 mm bis 156 mm x 156 mm und Zellgrößen mit unterschiedlichen Dicken von 160 bis 400 µm verarbeiten.

Mit innovativen Techniken hohen Qualitätsstandard sichern

Um den Fertigungsprozess so effizient wie möglich zu gestalten, beschloss das Forschungs- und Entwicklungsteam des Unternehmens, nach innovativen Techniken zu suchen, die den hohen Qualitätsstandard sicherstellen und potenzielle Mängel während der Produktion beseitigen sollen. Von einer mechanischen Lösung im Ausrichten und Zentrieren der Solarzellen nahm man sehr schnell Abstand, weil dies mit hohem Aufwand verbunden gewesen wäre, die Kalibrierung erschwert und die Fertigungsflexibilität stark eineinschränkt hätte.
Darüber hinaus bestand aufgrund des direkten mechanischen Kontaktes die Gefahr, dass die Zellen beschädigt worden wären. Das hätte bedeutet, dass die Solarmodule möglicherweise winzige Oberflächendefekte aufgewiesen hätten und nicht richtig ausgerichtet gewesen wären.

Nach einer vorausgehenden Evaluierungsphase bezüglich des Bildverarbeitungssystems hat der Solarzellenhersteller beschlossen, die In-Sight-Bildverarbeitungssysteme von Cognex zu testen. Die Anwendung wurde auf einem Prototyp der Tabber-Stringer-Anlage installiert. Die dabei erzielten Ergebnisse waren, wie es heißt, derart überzeugend, dass man sich für das Vision-System zur Qualitätskontrolle und Ausrichtung der Zellen entschied.

Automatische Zentrier- und Qualitätsprüfstation mit Bildverarbeitungssystem In-Sight 5400

Mit den Erfahrungen aus der Testversion wurde eine automatische Zentrier- und Qualitätsprüfstation entwickelt, die mit dem Bildverarbeitungssystem aus der Produktfamilie In-Sight 5400 ausgestattet wurde. Diese Sensoren-Familie verfügt über anwendungsspezifische Leistungsabstufungen und kann den Angaben zufolge Aufgaben übernehmen, die bislang PC-gestützten Bildverarbeitungssystemen vorbehalten waren.
In der Applikation Solarzellenfertigung wird eine 2-Megapixel-Kamera eingesetzt: Die In-Sight 5403 mit einem CCD-Chip der Größe 1/1,8“ hat eine Bildauflösung von 1600 × 1200 Pixeln und eine Bildaufnahmefrequenz von 15 Bildern pro Sekunde. Mit dieser Auflösung kann der Sensor für unterschiedlich große Bauteile eingesetzt werden. Die Kamera ist mit einer integrierten Ethernet-Schnittstelle ausgestattet, die über die Entwicklungsumgebung Explorer eine einfache Integration in die Prozesssteuerung ermöglichen soll.

System arbeitet in Aufnahme und Bildanalyse vollkommen autark

Mit dem abgesetzten Kamerakopf und den Abmessungen von 83,3 mm x 123,2 mm x 61,4 mm (mit Objektivschutzabdeckung) kann das System platzsparend installiert werden. Es hat einen C-Mount-Gewindeanschluss und erreicht Verschlusszeiten von 27 µs bis 1000 ms. Das System arbeitet in Aufnahme und Bildanalyse vollkommen autark. Die Beleuchtungssteuerung ist im IP67-geschützten System integriert.
Bei der Fertigung der Solarzellen konnte mit dem Bildverarbeitungssystem der mechanische Kontakt auf ein Minimum reduziert und die Unversehrtheit der Produkte sichergestellt werden.
Von großer Bedeutung soll sich dabei die Zentriergenauigkeit erwiesen haben. Dafür steht das Vision-Tool aus der Bildverarbeitungssoftware Patmax zur Verfügung. Das Werkzeug erschließt hohe Auflösungen der Positionsbestimmung bis in den Subpixelbereich und die Winkelbestimmung von Objekten bis zu 0,02°. Es lokalisiert Objekte den Angaben zufolge auch unter schwierigen Bedingungen wie Veränderungen der Teileabmessung, ungenauer Ausrichtung, wechselnder Beleuchtungsbedingungen, Deformation, Verdeckung oder Spiegelung von Bauteilen oder unregelmäßigen Hintergründen.
Auch die Oberfläche einer Solarzelle ist kein trivialer Prüfgegenstand: Sie gleicht einem Spiegel mit reflektierender Oberfläche. Weil das Suchprinzip gleichzeitig die Kontur und die Struktur des Objektbildes untersucht, sei es unempfindlich gegen reflektierende Oberflächen. So könne das Werkzeug auch bei wechselnden Beleuchtungs- und Kontrastverhältnissen sicher positionieren; die zuverlässige Langzeitleistung sei sichergestellt.

Software In-Sight-Explorer ist einfach zu handhaben

Eine wichtige Rolle für die Handhabung spielt auch die Entwicklungsumgebung. Der In-Sight-Explorer sei einfach zu handhaben. So könne auch das Maschinenpersonal, ohne spezielle Kenntnisse der Bildverarbeitung, die Programmierung neuer Bauteile vornehmen, indem es die Parameter anpasst. Mit dieser Umgebung werden die Sensoren zudem in den Automatisierungsprozess und in die Unternehmenskommunikation eingebunden. Auch ganze Netzwerke von Vision-Sensoren werden damit verwaltet.

Vision-Werkzeug-Bibliothek detektiert Oberflächenmängel

In einem weiteren Schritt des Produktionsprozesses werden die Solarzellen automatisch von zwei Ladevorrichtungen aufgenommen. Der finale String wird auf einem Beleuchtungstisch zur abschließenden Qualitätsprüfung abgelegt. Dank der Vision-Werkzeug-Bibliothek von Cognex ist es möglich, Oberflächenmängel wie kleine Kratzer oder Vertiefungen in der Form oder an den Kanten der Zelle festzustellen. Dadurch können der Verlauf und die einwandfreie Zusammensetzung des Strings verifiziert, fortlaufend dokumentiert und die Produktion zurückverfolgt werden.

Dieses breite Prüfspektrum konnte den Angaben des Anwenders zufolge nur durch die Rechenleistung und Geschwindigkeit der In-Sight-Systeme geschaffen werden. Jede Vision-Station verfügt über optionale Elemente sowie einen mehrsprachigen, interaktiven Touchscreen, der kundenspezifisch konfiguriert werden kann.
Die Produktfamilie der Vision-Systeme ist für den Solartechnikhersteller mittlerweile unerlässlich; für die Sicherstellung der Qualität sei sie unabdingbar. So werden jetzt alle Tabber-Stringer-Maschinen mit Vision-Sensoren ausgestattet.

Monika Zwettler

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Der neue Roboter von Stäubli kann dauerhaft in dampfförmigen Wasserstoffperoxid-Umgebungen arbeiten. Bild: Stäubli

Der Roboterhersteller Stäubli Robotics dringt mit dem Roboter TX60 stericlean in Bereiche vor, in denen der Einsatz von Robotern bis heute eigentlich als unmöglich galt. Der neue Roboter kann dauerhaft in dampfförmigen Wasserstoffperoxid-Umgebungen, die für Sterilisationsprozesse typisch sind, arbeiten. Dafür sorgen einige konstruktive Besonderheiten. So ist der Stäubli TX60 stericlean der erste Roboter, der dank einer speziellen Kapselung, der Ausführung besonders beanspruchter Teile in Edelstahl und einer speziellen Oberflächenbehandlung in sogenannten VHP-Umgebungen dauerhaft und zuverlässig arbeiten kann. Damit ist der Sechsachser in der Lage, Prozesse wie Sterilisieren, Dekontaminieren, Bestücken und dergleichen mehr in Isolatoren und Gloveboxen zu übernehmen. Prozesse, bei denen der Bediener bislang umständlich über entsprechende Aussparungen in der Box mit dicken Handschuhen in aggressiver oder toxischer Umgebung „hantieren“ musste, sind jetzt automatisiert zu betreiben. Erstmals werden damit Sterilisations- oder Dekontaminations-Prozesse in Forschungslabors, der Medizintechnik, aber auch in Fertigung und Produktion automatisierbar. Nach Aussage der Stericlean-Entwickler gelingt mit dieser technischen Innovation der entscheidende Durchbruch bei den Bemühungen zur Automatisierung solcher Prozesse.

Probleme mit manuell schlecht zugänglichen Stellen innerhalb der Glovebox gehören mit dem neuen Stäubli-Roboter der Vergangenheit an. Dank seiner hohen Beweglichkeit erreicht der TX60 stericlean problemlos alle für die Sterilisation relevanten Positionen. Das macht die Prozesse sicherer und im Vergleich zur umständlichen manuellen Ausführung auch schneller.

Jürgen Schreier

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Gesamtanlage zur Fertigung von Distanzsensoren: Rechts sind die Coilhaspel und die Stanzbiegestation zu sehen, links hinter der Verkleidung ist die Vertikal-Spritzgießmaschine angeordnet. Bild: Afag

Die zunehmende Funktionsintegration erfordert einen hohen Automatisierungsgrad, um Baugruppen aus Kunststoff-/Metall-Verbindungen effizient zu produzieren. Zum Handling, Zuführen und Fügen der Stanzbiegeteile kommen pneumatische und elektrische Handlingmodule zum Einsatz. Am Anfang stand im Jahr 1989 das Thema Automatisierung von Spritzgießmaschinen. Doch mit dem vergleichsweise einfachen Teileentnahme- und Anguss-Handling hielt sich die Ingenieurbüro für Kunststofftechnik GmbH oder kurz IfK Automation nicht sehr lange auf. Denn schon früh erkannte man, dass es im Umfeld des Spritzgießens noch viel mehr zu automatisieren gibt. Beispiel dafür ist das Einlegen von Metallteilen, die dann im Spritzgießwerkzeug umspritzt werden und die Maschine als montagefertige Baugruppe verlassen, oder auch direkt an den Spritzvorgang anschließende Prüf- und Montageaufgaben zu nennen. Das hört sich deutlich nach klassischem Sondermaschinenbau und entsprechend hoher Prozesskompetenz an und ist auch so zu verstehen. Doch im Laufe der Jahre hat sich aus Sondermaschinen-Lösungen für die Spritzgieß-Automatisierung ein Liefer- und Leistungsprogramm an standardisierten Grundmaschinen entwickelt, aus denen, in Verbindung mit speziellen Applikationen und Sonderlösungen, komplette Produktionsanlagen für hochwertige Kunststoff- oder Kunststoff-Metall-Artikel und -Baugruppen entstehen. Werkstückträger-Umlaufsystem erlaubt größere Stückzahlen Basis für die Teil- oder Komplettsysteme sind Rundtisch-Werkstückträgerwechsler und Werkstückträger-Umlaufsysteme. Für den Produktionsstart oder für kleinere Stückzahlen eignen sich am besten Rundtisch-Werkstückträgerwechsler, wobei die auf dem Rundtischwechsler eingesetzten, austauschbaren Werkstückträger manuell oder automatisch beschickt oder entnommen werden können. Geht es um größere Stückzahlen und um mehrschichtige Serienproduktion, kommt die Variante Werkstückträger-Umlaufsystem zum Einsatz.

Sowohl das Werkstückträger-Rundtischwechselsystem als auch das Werkstückträger-Umlaufsystem sind IfK-eigene und nunmehr weitgehend standardisierte Einrichtungen. Für die weiteren Handlingaufgaben greift das Unternehmen dann auf am Markt in entsprechender Leistung und Qualität verfügbare Handlingkomponenten zurück.
Dabei gelten dieselben sehr hohen Ansprüche wie bei den Eigenprodukten. Denn die Fertigung von Bauteilen wie Sensoren, Elektroteilen, Hörgeräten, Automotive-Komponenten, Telekom-Baugruppen oder Medizintechnik-Produkten lässt bezüglich technischer Verfügbarkeit und reproduzierbarer Langzeit-Genauigkeit keine Kompromisse zu.

Spritzgießmaschinen der verschiedensten Hersteller integriert

Unter Funktionsintegration versteht IfK beim sogenannten Insert-Moulding im Übrigen weniger das Handling von Inserts, sprich Einlegeteilen, sondern vor allem die komplette Prozesskette ab dem Stanzbiegen, etwa von Kontaktteilen, über das Umspritzen bis hin zur Montage einer aus mehreren Komponenten bestehenden Baugruppe.
IfK Automation besitzt diesbezüglich ein großes Know-how und integriert in seine Anlagen Spritzgießmaschinen der verschiedensten Hersteller. Zum Handling, Zuführen und Fügen der Stanzbiegeteile, die in direkt angedockten Stanzvorrichtungen ab Coil produziert werden, kommen pneumatische und elektrische Handlingmodule, unter anderem von Afag, zum Einsatz.
Ein sehr gutes Beispiel für eine gelungene Kooperation zwischen Systemintegrator und Lieferanten stellt das bereits zum dritten Mal realisierte Projekt „Produktionsanlage für Distanzsensoren“ dar, wobei es sich um vier Varianten von Park-Distance-Control-Sensoren für Fahrzeuge handelt. Bereits in der ersten Anlage wurden verschiedene Afag-Handlingmodule eingesetzt und damit sehr gute Erfahrungen gemacht. Deswegen kamen auch bei der zweiten und dritten Anlage die roten Handlingmodule zum Einsatz.
Die zuletzt gebaute Produktionsanlage für Distanzsensoren besteht als vollintegriertes System im Wesentlichen aus einer Stanzbiege-Station, verschiedenen Arbeitsstationen, einer Vertikal-Spritzgießmaschine, einer Entform- und Entnahmestation, verschiedenen weiteren Arbeits- und Prüfstationen, einem Prüf-Rundschalttisch, einem Laserbeschriftungssystem, einem Paletten-Wechselsystem für fertige Sensoren, einem Werkstückträger-Umlaufsystem, diversen Pick-and-Place- sowie Portal-Handlinggeräten und der Steuerung mit Software.

Effizienz und Zuverlässigkeit entscheidet über Anlagen-Performance

Dabei kommt sowohl dem die Arbeitsstationen verbindenden Werkstückträger-Umlaufsystem als auch den Handlinggeräten eine zentrale Bedeutung zu. Denn deren Effizienz und Zuverlässigkeit entscheidet größtenteils über die Anlagen-Performance, indem alle Einzelprozesse ab dem Stanzen der Kontaktteile über das Umspritzen bis zum Laserbeschriften und die Endkontrolle sowie das Ausgeben in Transportpaletten zeit- und taktoptimiert sind und somit unproduktive Nebenzeiten weitgehend vermieden werden.
Im Fall der dritten Anlage für die Distanzsensoren suchte IfK Automation nach einer langen, schnellen und sehr stabilen Portalachse, um das weiträumige Übergabehandling vom Rundschalttisch für die Prüfung, die Laserbeschriftung und das Scannen des Data-Matrix-Code zur Palettenbeladung erledigen zu können. Afag hatte genau die richtige Portalachse zu bieten, um so dieses Problem zu lösen.
In der Produktionsanlage für vier Typen Distanzsensoren sind von dem Schweizer Hersteller ein elektrisches Portalmodul PME 03 mit 1600 mm Nutzhub, ein Pneumatik-Greifer GMQ-12-P, drei pneumatische Präzisionsschlitten PS 25 oder PS 16 mit 50, 100 und 150 mm Hub, ein pneumatisches Rotationsmodul RM 16-SD-DW-90, ein pneumatisches Linearmodul LM 20-30, ein pneumatischer Kompaktschlitten CSP-16-30, ein pneumatischer Universalgreifer UG 20-NC, ein pneumatisches Portalmodul PMP-compact 02 mit 300 mm Hub und schließlich diverses Zubehör wie Klemmhalter, Anschlagschrauben, Initiatorhalter, Verbindungselemente und natürlich die Leistungselektronik zum Betreiben des elektrischen Portalmoduls verbaut.
Die Philosophie der IfK Automation bezüglich Eigenfertigung und Beschaffung sieht zumeist einen Anteil an Standardkomponenten aus dem eigenen Haus und aus Lieferungen von 50% plus x vor. Der Rest sind angepasste Sonderteile, weil fast jede Anlage speziell auf die Aufgabe zugeschnitten sein muss.
Die geforderte sehr hohe Ausbringung endgeprüfter und qualitativ hochwertiger Produkte ist nur dann gewährleistet, wenn alle Komponenten perfekt aufeinander abgestimmt sind. Also ist ein gewisser Anteil an speziellen Sonderlösungen unumgänglich. Über die weitest mögliche Verwendung von standardisierten Anlagenkomponenten wird versucht, die Kosten niedrig zu halten.

Marc Zingg und Edgar Grundler

Marc Zingg ist Produktmanager bei der Afag Automation AG in CH-4950 Huttwil, Edgar Grundler Fachjournalist in D-78476 Allensbach.

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Johannes Schweigler, Vertriebsleiter der SAS Automation Roboter- greifsysteme GmbH: „Heutige Robotergreifer von SAS Automation können Servicefunktionen ausüben, die die Rüstzeit reduzieren und während der Produktion zu großer Zeitersparnis und damit zur Kostensenkung beitragen.“ Bild: SAS Automation

Greifer sind in einer modernen Fertigung längst über das Stadium „billiger Handlanger“ hinausgewachsen. Über aktuelle technische Trends und Neuheiten sprachen wir mir Johannes Schweigler, Vertriebsleiter der SAS Automation Robotergreifsysteme GmbH in Karlsruhe. Auf welche Entwicklungstrends müssen sich Ihrer Ansicht nach die Anwender beim Thema Greifer für Roboter und Handlingsysteme einstellen? Schweigler: Nun, gerade in Krisenzeiten werden die Prozesskosten besonders kritisch beleuchtet. Ein Greifer darf daher heute nicht nur auf das reine Materialhandling reduziert bleiben. SAS Automation hat diesen Trend erkannt und in die Konstruktion moderner Robotergreifer einfließen lassen. So können heutige Robotergreifer von SAS Automation Servicefunktionen ausüben, die die Rüstzeit reduzieren und während der Produktion zu großer Zeitersparnis und damit zur Kostensenkung beitragen. Wie werden diese Trends bei SAS Automation umgesetzt? Schweigler: Robotergreifer von SAS Automation können sowohl mit Schneidevorrichtungen, Verschiebeeinheiten, Drehzylindern oder Sensorik ausgestattet werden, um während des Entnahmeprozesses schon weitere Teilaufgaben ausführen zu können. Zusätzlich können Robotergreifer mit RFID-Technik ausgestattet werden, um zu einer höheren Sicherheit bei der Zusammenstellung der für den Spritzgießvorgang notwendigen Komponenten beizutragen. Welche Neuheiten oder Weiterentwicklungen hat SAS Automation derzeit in der „Pipeline“? Schweigler: Zunächst einmal das SWM-Schnellwechselsystem. Denn nichts ist schlimmer als eine Mixtur von verschiedenen Robotern und Greifern, bei der nicht zusammenpasst. SAS Automation beseitigt diese Schnittstellenproblematik zwischen Roboter und Greifersystem mit Hilfe der SWM-Schnellwechselsysteme. So kann bei unterschiedlich eingesetzten Robotermarken ein einheitlicher Standard festgelegt werden und der Greiferwechsel im Handumdrehen geschehen. Der Greifer ist somit flexibel einsetzbar und ohne lange Rüstzeit auf einem anderen Roboter sicher und fest fixiert.

Eine weitere Neuheit ist der Werktisch für den Greiferbau: Oft ist ein „gewachsener Arbeitsplatz “ nicht den Anforderungen effizienter Arbeitsweise im Vorrichtungsbau gewachsen. Wir bieten daher einen Werktisch an, der ergonomisch geformt ist und ein schwenkbares Schnellwechselsystem zur Erreichbarkeit des Greifers von allen Seiten fixiert ist. Zusätzlich beinhaltet er einen leicht zugänglichen Lagerbereich für Greiferkomponenten.

Jürgen Schreier

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