Scara-Roboter in Spritzgussanlage

Robotik-Teamwork reihenweise

Eine ganze Phalanx an Scara-Robotern von Epson kommt in einer Anlage des Sondermaschinenbauers UBH Mechanical Engineering zum Einsatz. Mit ausgesprochen hoher Dynamik übernehmen sie verschiedene Positionieraufgaben. Ihr gemeinsames Ziel: 2,6 Millionen Spritzgussstecker pro Jahr.

Schnelle Zuführung für präzise Positionieraufgaben: Die neue Anlage von UBH fertigt bis zu 2,6 Millionen spritzgegossene Stecker pro Jahr. (Bild: Epson Deutschland GmbH)

Moderne Autos bestehen bis zu 20 Prozent aus Kunststoffen. Das macht sie leichter und damit sparsamer im Verbrauch. Scheinwerfer, Stoßstangen, Spiegel sind im Außenbereich die augenfälligsten Polymer-Komponenten. Je nach Fahrzeugklasse gibt es im Innenbereich kaum ein Teil, das nicht aus Kunststoffen gefertigt ist. Doch die eigentlichen leichten Leistungsträger arbeiten im Verborgenen, wie etwa zahlreiche spritzgegossene Steckverbindungen für die Sensorik und zur Übertragung von Steuerimpulsen, angefangen beim Regensensor bis hin zum automatischen Getriebe.

Bei der Herstellung der teils hochkomplexen elektromechanischen Komponenten zählt neben hohen Stückzahlen vor allem eines: absolute Präzision. Die Steckverbindungen – oft hybrid gefertigt als Kunststoffspritzgussteil mit integrierten Metallsteckern – sind im Fahrzeug hohen Belastungen ausgesetzt, etwa wechselnden Temperaturen oder Vibrationen. Eine neue Anlage des Sondermaschinenbauers UBH Mechanical Engineering ist auf die effiziente Produktion von 2,6 Millionen solcher spritzgegossenen Steckern ausgelegt. Die dabei geforderte hohe Geschwindigkeit und Präzision kümmern sich zwölf Scara-Roboter von Epson.

Sieben Scaras auf einen Streich: Die Positionieranlage im Leistungstest (noch vor der Bestückung mit Werkstückträgern). (Bild: Epson Deutschland GmbH)

Vom Produkt zum System

Die Muttergesellschaft UBH Software & Engineering, erstellt seit über 35 Jahren Softwarelösungen im Bereich der Intralogistik und Automation. Mit dem über die Jahre gewonnen Knowhow ist das Unternehmen 2005 in den Bereich Mechanical Engineering eingestiegen. Der Schritt von der Softwareerstellung für die Automation zum Entwickler und Produzenten hoch komplexer Automationslösungen hat sich gelohnt. Heute ist die Unternehmensgruppe für letztere bekannt. „Wir gehen immer den Weg vom Produkt zum System, nie den Weg vom System zum Produkt“, erklärt Managing Director Siegfried Schwarzer. „Dadurch sind wir lösungsorientiert ausgerichtet und von einem fixen Grundsystem losgelöst. So kann es vorkommen, dass wir in eine Anlage verschiedene Systeme integrieren. Diese konzeptionelle Flexibilität macht uns sehr erfolgreich.“

Während das Unternehmen noch bis vor rund fünf Jahren in erster Linie selbst konzipierte Linearachssysteme einsetzte, baut man in der neuen Anlage zur Herstellung von Steckergehäusen auf Roboter von Epson. Diese übernehmen die unterschiedlichsten Aufgaben. Gleich zu Beginn des Prozesses bewegen sich sieben Scaras in Reihe mit einer präzisen Dynamik, die an modernes Ballett erinnert. Dabei ist ihr Job klar definiert: Sie greifen aus sieben Zuführstationen kommende Metallstecker und setzen sie in Werkstückträgern an verschiedenen Positionen ein. Präzise positioniert werden die Metall-Pins anschließend in der Spritzgussmaschine mit einer gleichermaßen stabilen wie filigranen Form umspritzt. Für den Weitertransport, das punktgenaue und schnelle Aufnehmen und Absetzen mit Spezialwerkzeugen sorgen fünf weitere Scara-Roboter. Wichtigste Stationen sind dabei das Aufbringen eines Datamatrix-Codes per Laser, eine Prüfstation für die Pin-Längenprüfung per Taumelkreisi-Inspektion sowie eine kamerabasierte Inspektion. Abschließend werden die Steckerelemente sicher in Trays verpackt.

In der Prüfstation bewegen sich drei Scara-Roboter von Epson schnell und dynamisch auf engem Raum. (Bild: Epson Deutschland GmbH)

Robotersysteme greifen ineinander

Eine Besonderheit der neuen Anlage ist die dynamische Logistik durch die verbaute Robotertechnik. „Wir führen das Bauteil nicht klassisch fest getaktet durch die Anlage, sondern flexibel und dynamisch“, so Schwarzer. „Die Robotersysteme überschneiden sich und greifen ineinander, z.B. in der Prüfstation oder beim Bedrucken per Laser.“ Für UBH war es das erste Mal, dass Scaras auch zum Bestücken von filigranen Kontakten in einer Anlage eingesetzt wurden. „Mit hoher Präzision können unterschiedliche Positionen angefahren und manchmal sogar mehrere Kontakte auf einmal eingesetzt werden“, erklärt der Maschinenbauer. Neben Schnelligkeit, Flexibilität und Präzision spricht für die Roboterlösung auch der hohe Grad an Wiederverwendbarkeit für wechselnde Aufgaben und Bauteile. „Roboter ermöglichen es, auf Positionsänderungen viel schneller zu reagieren, als wenn wir mit Linearachsen arbeiten würden. Wir verfügen über eine höhere Flexibilität, wenn sich das Bauteil ändert oder weitere Arbeitsschritte dazu kommen.“

Neben der zuverlässigen Robotertechnik selbst schätzt Schwarzer die gute Zusammenarbeit mit Epson. „Als wir vor fünf Jahren erste Schritte in Richtung Robotik unternommen haben, hat man uns im Außendienst und in den Fachabteilungen von Epson sehr gut unterstützt“, betont der Managing Director. „Wir mussten schließlich ein Stück weit umdenken lernen von linearen Bewegungen hin zu dynamischen.“ Am Produktportfolio von Epson schätzt man bei UBH besonders, dass es so breit gefächert ist. Mit einer Varianz von über 300 Modellen allein im Bereich der Scara-Roboter bietet es für eine Vielzahl von Anwendungen passgenaue Lösungen.

Auch in der Packstation ist ein Scara-Roboter für das Handling zuständig. (Bild: Epson Deutschland GmbH)