Kisten mit kleinen Metallteilen stapeln sich in einer engen Nische Richtung Decke. Zwischen Wand und Flüssigkeitscontainern lässt sich nur knapp eine Palette manövrieren. Dahinter reihen sich dicht an dicht die Galvaniktanks. Viel Platz gibt es nicht in der Galvaniketage des Beschichtungsunternehmens Collini am Standort Dübendorf bei Zürich. Deshalb musste eine platzsparende Lösung her, um Kleinteile schnell und zuverlässig an die Gestelle für das Galvanikbad zu hängen. Die herkömmliche Bestückung von Hand erfordert viel Raum und Personal, da im Handbetrieb mehrere Gestelle gleichzeitig behängt werden müssen. „Daher wollten wir auf eine neue Beschichtungsanlage mit automatisierter Bestückung umsteigen“, berichtet Marco Fuchs, Leiter Product Engineering bei Collini. Weil es eine derartige Anlage noch nicht gab, machte sich Fuchs auf die Suche nach Unternehmen, die sich an die schwierige Aufgabe herantrauen.
Fuchs fand den richtigen Partner in dem Schweizer Automationsunternehmen Roth Technik, der für seine Konstruktionen gerne die smarten Sensorlösungen von Baumer verwendet. Die Spezialisten für maßgeschneiderte Automationslösungen entwickelten im engen Kundenkontakt eine vollautomatisierte, kompakte Bestückungsanlage. Im Zentrum: Vier Roboter, die die leeren Haken an den Gestellen automatisch mit Teilen bestücken. Die größte Schwierigkeit dabei sind die ungenauen Galvanikgestelle. Jedes Exemplar ist anders. Die Hakenpositionen sind an den unterschiedlichen, geschlosserten Gestellen nicht exakt an derselben Stelle und können verbogen sein oder komplett fehlen. Für einen Menschen kein Problem, sehr wohl aber für einen Roboter, der genaue Positionsangaben benötigt. Weitere Herausforderungen sind die große Teilevielfalt und der hohe Teiledurchsatz.
Smarter Sensor lotst Roboter
Das Entwicklerteam fand eine effektive Lösung: Auf dem Roboterarm ist der Profilsensor OXM200 von Baumer montiert, der beim Abfahren des Gestells die exakte Lage jedes einzelnen Hakens erfasst und an die Robotersteuerung meldet. Anschließend greift der Roboter kameraunterstützt ein Teil nach dem anderem aus dem Vereinzelungskarussell und hängt es an einen Haken. Für die präzise Feinpositionierung nutzt der Roboter die zuvor per Profilsensor gesammelten Lagekoordinaten. Der smarte Profilsensor lotst so den Roboter präzise und schnell am Galvanikgestell. Was einfach klingt, funktioniert nur mithilfe der hohen Leistungsfähigkeit des Sensors. „Wir mussten eine Sensorik einbauen, die die sehr dünnen Haken erkennt und exakt einmisst. Und zwar nicht nur in 2D, sondern im 3D-Raum“, erklärt Markus Roth, Inhaber von Roth Technik. Der Sensor muss also kleine Objekte detektieren können (geringe Mindestobjektgröße) und zugleich ein großes Sichtfeld haben, damit er mehrere Haken zeitgleich scannen kann. Das alles mit hoher Genauigkeit, um Folgefehler zu vermeiden.
Profilsensor statt Kameras
Roths Team prüfte vorab verschiedene Lösungen mit kamerabasierten Systemen und anderen Laser-basierten Scannern. „Am Ende haben wir uns für den Profilsensor von Baumer entschieden, weil er die hohen Anforderungen an Genauigkeit, Kompaktheit und Objekterkennungsvermögen am besten erfüllt“, so Roth. Der OXM200 detektiert zuverlässig die dünnen Haken und kann mehrere Hakenpositionen gleichzeitig scannen. Mit Hilfe der Steuerung entscheidet er dabei, ob der Haken bestückbar ist oder nicht. Ein großer Vorteil: Der Sensor gibt dank integrierter Mess-Tools die Messwerte für die X- und Z-Koordinaten direkt in Millimeter aus. Das reduziert den Berechnungsaufwand in der Steuerung. „Auf der Software-Seite bedeutet das einen geringeren Integrationsaufwand. Wir können das Projekt dadurch schneller implementieren“, sagt Roth. Durch den Einsatz von Power over Ethernet (PoE) genügt ein einziges Kabel, um den Sensor an die Steuerung anzubinden und mit Strom zu versorgen. Für weitere Zeitersparnis sorgt das nur einmalige Abtasten der Hakenpositionen beim Einschleusen des Gestells. Alle Hakenpositionen werden abgespeichert, sodass die Gestelle nicht jedes Mal gescannt werden müssen. „Mit den beiden Roboterzellen ist jetzt ein Durchsatz von 15Mio. Teilen pro Jahr möglich“, so Roth.
Erfolgreich im Fertigungsbetrieb
Die Anlage ist nach einem Testlauf seit Juli 2022 im Fertigungsbetrieb, erreicht die geforderten Taktzeiten und kann das definierte Teilespektrum bestücken. Collini löst mit dieser Automationslösung sein Platz- und Personalproblem in der Galvanik und erhöht die Wirtschaftlichkeit. Fuchs dazu: „Der Vorteil ist, dass wir mit den beiden Roboterzellen die kleine Fläche nun bestmöglich nutzen und Personalkosten reduzieren.“ Und was sagt Roth nach der erfolgreichen Inbetriebnahme der vollautomatischen Anlage? „Ich bin sehr stolz, dass wir diese knifflige Aufgabe so gut gelöst haben. Derart harte Nüsse knackt man nur mit einem hoch motivierten Team und erstklassigen Komponenten.“