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Vollautomatische Baugruppenmontage mit MOTOMAN-Handlingrobotern

25. September 2018

Gut montiert und verpackt kommt gut an

Die Firma Zimber Verpackungen erweitert ihre Produktion durch eine vollautomatische, flexible Roboteranlage für die Baugruppenmontage. Herzstück sind drei leistungsfähige Industrieroboter

Motoman MH5 von Yaskawa: Mit dem Greifen unterschiedlich geformter und komplexer Bauteile übernehmen sie anspruchsvollste Automatisierungsarbeiten.

New fully automatic system for component assembly and packaging. / Vollautomatische Anlage zur Baugruppenmontage. (Source/Quelle: Zimber Verpackungen)

Each of the three MOTOMAN robots are equipped with several exlecrically powered grippers. / Jeder der drei MOTOMAN Roboter ist mit mehreren elektrisch angetriebenen Greifern bestückt. (Source/Quelle: Zimber Verpackungen)

Three YASKAWA MOTOMAN MH5 handling robots are able to execute customer orders flexibly and reliably. / Drei YASKAWA Handlingroboter MOTOMAN MH5 von YASKAWA bedienen Kundenaufträge flexibel und zuverlässig. (Source/Quelle: Zimber Verpackungen)

The MOTOMAN handling robots at Zimber are currently manufacturing 12-pole cable connectors for HUMMEL AG. / Aktuell übernehmen die MOTOMAN-Handlingroboter bei Zimber für die HUMMEL AG die Konfektion von 12-poligen Kupplungssteckverbindern. (Source/Quelle: HUMMEL AG)

Die Firma Zimber Verpackungen aus Gutach im Breisgau in Baden-Württemberg hat sich auf die Herstellung hochwertiger Verpackungen spezialisiert. Ihre Kunden finden hier seit Jahrzehnten alles, was sie zum Verpacken und Versenden von Waren benötigen. Aufgrund des Vertrauens der Kunden hat Zimber Verpackungen das Geschäftsmodell erweitert: Hochmoderne Maschinen verpacken im Kundenauftrag vollautomatisiert ganze Sets sowie Klein- und Großserien.

 

Komplexe Montageaufgaben erweitern das Produktprogramm

Den Entschluss fasste Ralf Zimber, Geschäftsführer von Zimber Verpackungen, schon vor einigen Jahren: Der lukrative Geschäftsbereich Lohnverpackung sollte um die zusätzliche Dienstleistung Baugruppenmontage für unterschiedlichste und komplexe Bauteile erweitert werden. Doch wie würde sich diese ehrgeizige Herausforderung schultern lassen? Zumal die Anforderungen hinsichtlich Qualität und Flexibilität ständig steigen.

Nach einigen Überlegungen und Anfragen bei einer Reihe von Maschinenbauern wurde rasch deutlich: Wirtschaftlich war die Aufgabe nur mit einer betreuten Eigenentwicklung realisierbar. Gemeinsam mit einem freien Konstrukteur wurde daher das Anforderungsprofil detailliert festgelegt und die Möglichkeiten im Kosten-Nutzen-Verhältnis abgewogen.

 

Flexibilität und Schnelligkeit als wichtige Anforderungen

„Wichtigstes Ziel bei der Entwicklung der Anlage war, ein Maximum an Flexibilität bei gleichzeitigem Minimum an Zeitverlust sowohl bei den Umrüstvorgängen wie auch bei der Montage zu erreichen“, berichtet Ralf Zimber.

Aus Wünschen wurde in 15 Monaten Entwicklungs- und Bauzeit Wirklichkeit: Heute ist Zimber Verpackungen bestens auf Aufträge mit komplexen Bauteilen vorbereitet. Installiert wurde eine hochmoderne Anlage mit drei Industrierobotern Motoman MH5 von Yaskawa. Verschiedenste Teile für die Elektronikindustrie, beispielsweise Steckverbinder und Kabelverschraubungen, aber auch Bauteile für die Heizungsindustrie sowie für viele andere Anwendungen können nun in kürzester Zeit präzise montiert werden.

Geschwindigkeit zählt bei Zimber Verpackungen. Deshalb lässt sich die Firma die Vorteile des 3D-Drucks nicht entgehen. So wurden die Teileaufnahmen, die Greifer für die Roboter und sogar die O-Ring-Montagevorrichtungen fast vollständig im 3D-Druckverfahren hergestellt. Ralf Zimber: „Wegen der extrem kurzen Wiederbeschaffungszeit von etwa einer Woche und den geringen Herstellungskosten, die nur einen Bruchteil der Kosten der herkömmlichen Fertigung betragen, wurde der 3D-Druck bei der Herstellung der Komponenten zu einem unverzichtbaren Verfahren.“

 

Roboter steuern sämtliche Montagevorrichtungen

Für den Teiletransport können bei Zimber Verpackungen je nach Anforderung entweder die Hochgeschwindigkeitsroboter oder ein Rundtisch verwendet werden. Sofern die Bauteile noch verschraubt werden sollen, wird der Rundtisch mit integrierter Schraubstation eingesetzt, für die unterschiedliche Bauteile mit Rechts- oder Linksgewinde kein Problem darstellen.

Ist kein Verschrauben der Bauteile erforderlich, übernehmen die extrem schnellen Yaskawa-Roboter den kompletten Teiletransport. Die Zuführung der Einzelteile erfolgt über universelle Förderbänder. Dabei kommen spezielle im 3D-Druckverfahren hergestellte Aufnahmen zum Einsatz, die exakt auf das jeweilige Bauteil abgestimmt sind.

Die Robotersteuerung steuert auch sämtliche Montagevorrichtungen. Das ermöglicht nicht nur die Montage von komplexen Bauteilen, die bei Zimber Verpackungen aus bis zu acht Einzelkomponenten bestehen, sondern zusätzlich die Montage von zwei einfachen, jedoch völlig verschiedenen Bauteilen gleichzeitig.

 

Industrieroboter Motoman MH5 übernimmt komplexe Aufgaben

Für die vielfältigen, komplexen Aufgaben des Verpackungsspezialisten im Breisgau sind die 6-achsigen Roboter Motoman MH5 optimal geeignet. Das Modell ist speziell auf den Einsatz in den Bereichen Handling, Maschinenbeschickung, Verarbeitungs- und Verteilungsapplikation ausgerichtet. Mit einer Traglast von 5 kg bei einem Eigengewicht von nur 29 kg und einer erhöhten Reichweite von bis zu 895 mm ist der MH5 ausgesprochen effizient. Konzipiert wurde er für den Einsatz in beengter Arbeitsumgebung: Durch seine flexiblen Montagemöglichkeiten an Wand, Decke oder Boden spart der Roboter wertvolle Produktionsfläche. Durch seine schlanke Bauweise werden Umrüstvorgänge erleichtert. Der maximale Arbeitsbereich ist mit 160 Grad in beide Richtungen großzügig ausgelegt.

Um den Anforderungen höchster Flexibilität gerecht zu werden, ist jeder der drei „Motomänner“ bei Zimber Verpackungen mit mehreren elektrisch angetriebenen Greifern bestückt. Sie sind für unterschiedlich erforderliche Abmessungen ausgelegt und stellen sich somit flexibel auf die jeweiligen Bauteile ein. Ein weiterer Vorteil: Die Behandlung der Bauteile erfolgt schonend. Somit können – mit nur einem System – sowohl robuste Metallteile unterschiedlicher Abmessungen als auch empfindliche O-Ringe und dünnwandige Kunststoffteile sicher gegriffen und transportiert werden. Die Wiederholgenauigkeit beim MH5 beträgt 0,02 mm.

 

Qualitätssicherung per hochauflösender Kamera

Die korrekte Positionierung oder der Zusammenbau der Einzelteile wird bei Bedarf durch eine in die Robotersteuerung integrierte hochauflösende Kamera vorgenommen. Sofern erforderlich, kann diese sogar bestimmte Merkmale der Bauteile, wie zum Beispiel Durchmesser oder Winkel von Nuten, genau ausmessen. Die einfache und schnelle Integration sowie die hohe Qualität waren mit ausschlaggebend bei der Entscheidung für Yaskawa.

 

Erste Praxisanwendungen

Die neu konstruierte Anlage hat sich inzwischen in der industriellen Praxis bewährt: So übernehmen die Motoman-Handlingroboter bei Zimber aktuell für die HUMMEL AG mit Sitz im südbadischen Denzlingen die Konfektion von 12-poligen Kupplungssteckverbindern. Diese bestehen aus insgesamt sechs Einzelkomponenten, die trotz hoher Taktzahlen extrem passgenau zusammengefügt werden müssen.

Das mittelständische Familienunternehmen HUMMEL ist ein renommierter Hersteller von Verbindungstechnik, elektrotechnischen Komponenten und Heizungszubehör und steht seit Jahren für Qualität, Präzision und Zuverlässigkeit. Die hohe Fertigungstiefe mit Entwicklung, Konstruktion, Werkzeugbau, Fertigung, Galvanik und Montage aus einer Hand bietet beste Voraussetzungen für die Umsetzung individueller Kundenlösungen.

 

Fazit

Mit einer neuen vollautomatischen Anlage zur Baugruppenmontage kann Verpackungs- und Montagespezialist Zimber Verpackungen technisch anspruchsvollste Verpackungsaufgaben und Einzelteilmontagen übernehmen. Drei Yaskawa Handlingroboter Motoman MH5 von Yaskawa bedienen Kundenaufträge flexibel und zuverlässig. In einem von Fachkräftemangel geprägten Umfeld kann das Unternehmen damit weiter wachsen.

 

Autor:

Ralf Zimber

Zimber Verpackungen, Waldkirch und

Alexander Luna Garcia

Sales GI Robots & Products, Yaskawa Europe GmbH, Robotics Division, Allershausen

 

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