Umfragen ergaben, dass anspruchsvolle Konsumenten aus aller Welt bereit sind, bis zu 50 Prozent mehr für eine Armbanduhr zu bezahlen, wenn sie das Qualitätslabel «Swiss Made» trägt. Das bedeutet aber auch, dass nach der Schweizer Gesetzgebung mehr als 60 Prozent der Herstellungskosten in der Schweiz entstehen müssen. Dies ist einer der Gründe, warum die Schweizer Uhrenindustrie immer mehr Fertigungsschritte für Uhren und Teile davon in der Schweiz ausführt. Darüber hinaus werden die Zulieferbetriebe in Niedriglohnländern durch steigende Lohnkosten immer unattraktiver. Ganz zu schweigen von der mangelnden Reproduzierbarkeit der teilweise manuell gefertigten Teile. Qualitätseinbussen ergaben sich ebenso, indem die Feinstanzteile als Schüttgut gehandhabt wurden. Dies führte zu mehr Ausschuss und höherem Reinigungsaufwand.
Palettierer mit hoher Präzision und Flexibilität
Jetzt profitiert die Uhrenindustrie von schnelleren und kürzeren Transportwegen und einer einfacheren Produktionssteuerung. Dabei sorgt der Palettierer von Amax für zuverlässig und präzis sortierte Feinstanzteile für die Weiterverarbeitung in der Galvanik, Lackierung, im Tampondruck und in der Montage. Diese Teile sind für jeden Uhrentyp und jede Marke sehr unterschiedlich und mit einer Dicke im Zehntel-Millimeter-Bereich extrem dünn.
Der multifunktionale Palettierer ist äus-serst flexibel. Er kann elf unterschiedliche Kleinteile in sechs verschiedene Gittertrays oder zwei unterschiedliche Jedec-Trays ablegen. Weitere Teile lassen sich einfach über das Bedienpanel und die Software teachen. Die Nachfolgeprozesse erfordern hohe Genauigkeit beim Einlegen der Teile in die Trays. Ebenso wichtig ist, dass die richtige Seite der Teile im Tray nach oben gerichtet ist. Zwei integrierte Kamerasysteme und ein speziell entwickeltes Wendesystem stellen sicher, dass nur richtig orientierte Teile in die Trays abgelegt werden. Und das bei einer Taktgeschwindigkeit von 120 Teilen pro Minute.
Handlingsystem darf die Lage der Teile nicht beeinflussen
Beim Palettiervorgang detektiert die Kamera SBO...-Q von Festo die Lage der Uhrenteile auf dem Förderband und meldet diese an zwei Deltaroboter EXPT von Festo. Mit einem speziell entwickelten Vakuumgreifer greift der Deltaroboter die Teile vom Band und bestückt je nach Einsatzfall entweder die Gitter- oder Jedec-Trays.
Ganz so einfach ist der Vorgang aber nicht: Die Kleinteile sind so dünn und leicht, dass bereits ein Luftzug ihre Lage auf dem Band verändern kann. Zudem ist die Teiledicke so gering, dass der Vakuumgreifer fast nicht zwischen Teil und Band unterscheiden kann. Eine sichere Produktion erfordert deshalb vom Handlingsystem eine hochpräzise, konstante Genauigkeit der Bewegungsabläufe, um die Lage der Teile auf dem Band nicht zu beeinflussen, diese aber trotzdem sicher greifen zu können. Daher ist auch der Einsatz der richtigen Robotertechnik entscheidend.
Ein Gesamtpaket mit Vorzügen
Für die Spezialisten der Amax war klar, dass die nötige Flexibilität und Geschwindigkeit zum Picken der Kleinteile im Arbeitsraum nur ein Roboter mit Deltakinematik erreichen kann. Da das Unternehmen schon lange elektrische Achsen von Festo einsetzt, fühlten sie sich auch beim Deltaroboter wie zu Hause. Dessen Kinematik basiert ebenfalls auf Linearachsen. Das optimale Kosten/Nutzen-Verhältnis, die vielen Erfahrungen in der pneumatischen und elektrischen Automatisierungstechnik sowie die langjährige gute Zusammenarbeit haben den entscheidenden Ausschlag für die Wahl des EXPT gegeben.
Auch das Vakuumgreifsystem hat der Komplettanbieter entwickelt. So konnte Amax aus dem Greifsystem und dem Roboter ein in sich geschlossenes Entwicklungspaket bilden. Dies führte zu einer Reduktion der Schnittstellen und den damit verbundenen Aufwänden.
Tests unter Realbedingungen im Application Centre
Doch bevor der Tripod im Palettierer in Betrieb gehen konnte, waren noch viele Tests zur Validierung nötig. Die Spezialisten von Festo Schweiz holten sich dafür Unterstützung von den Kollegen im Application Centre in der Unternehmenszentrale in Deutschland. Denn um die 120 Zyklen pro Minute erreichen zu können, braucht es zwei Deltaroboter: der erste Tripod greift so viele Teile vom Band, wie er kann, der zweite schnappt den Rest. Eine Vision-Kamera mit integrierter SPS steuert beide Tripods. So die Theorie ...
Doch die Praxis sieht anders aus: Bei komplexeren Aufgaben reichen Simulationen am Bildschirm nicht aus, und Tests unter Realbedingungen sind nötig. Die Mitarbeitenden testen mit Werkstücken des Kunden Zykluszeiten und Wiederholgenauigkeiten. High-Speed-Kameras zeichnen die Bewegungen auf, damit man Soft- und Hardware genau aufeinander abstimmen kann.
Einbaufertiges Gesamtsystem
Im Fall des Amax-Palettierers war vor allem die Absetzgenauigkeit in die Trays kritisch. Daher waren die Laborbedingungen des Application Centres ideal, diese und die daraus folgenden Beruhigungszeiten der Roboter zu analysieren, daraus die entsprechenden Software-Logarithmen zu entwickeln und für die geforderten Zykluszeiten zu optimieren.
Im einbaufertigen Gesamtsystem lieferte der Automatisierungsanbieter die beiden Deltaroboter EXPT mit der Robotiksteuerung CMXR und den Motorcontroller CMMP-AS im Schaltschrank sowie das intelligente Kompaktkamerasystem SBOI-Q, das die Teile auf dem Band optisch erfasst und die Positionsdaten an die Robotiksteuerung weitergibt.
Von der Aufgabe zur Lösung
Weitere einbaufertige Handhabungssysteme übernehmen den Traywechsel. Die elektrischen Achsen vom Typ ELGR schieben die Trays nach vorne, pneumatische Zylinder heben und spannen sie. Die elektrische Achse EGC-HD, bekannt für ihre Steifigkeit und Präzision, bewegt einen mechanischen Greifer horizontal. Der Greifer hebt mehrere Teile gleichzeitig, schwenkt um 90° und legt die Teile in ein Gittertray. Die Vertikalbewegung übernimmt die elektrische Achse EGC.
Fertig zusammengebaut und geprüft, liefert Festo die einbaufertige Systemlösung direkt an die Maschine mit Funktionsgarantie. Dies erspart Amax über den gesamten Prozess viel Zeit – vor allem bei der Prüfung und Inbetriebnahme.
Partner für Innovationen
Der OEM bewegt sich mit seinen individuel-len Automatisierungslösungen häufig an der Grenze des technisch Bekannten oder Machbaren. Von seinen Partnern erwartet er deshalb viel Innovationsfreude und auch die Bereitschaft, gemeinsam spezielle Herausforderungen anzunehmen oder neue Anwendungsgebiete zu erschliessen.
Der Deltaroboter EXPT sei nur ein Beispiel von vielen, wie es Festo als Partner schafft, dem Burgdorfer Unternehmen innovative Produkte an die Hand zu geben, mit denen es sich am Markt durchsetzen kann. Der Tripod habe vielleicht nicht dieselbe Dynamik wie Wettbewerbsprodukte, dank seinem attraktiven Preis/Leistungs-Verhältnis erweitere er jedoch die Deltatechnologie in Bereiche, welche bis dahin Scara-Robotern vorbehalten gewesen seien. Dabei könne er seine geringe bewegte Masse sowie die bessere Zugänglichkeit voll ausspielen – dies alles bei einer überzeugenden Systemsteifigkeit und damit verbundenen Wiederholgenauigkeit. Und das sei das Entscheidende für die Amax-Anwendung.
Kataloginformationen EXPT: 15_14.56.pdf
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