Den Rüstprozess
übernimmt der Roboter

Mittelständler müssen ihre Fertigungsprozesse weiter automatisieren, um dem hohen Kostendruck auf Dauer standzuhalten. So auch Böco Böddecker, Wuppertaler Hersteller von Verschlusssystemen für Automobile. Das Unternehmen entwickelt und produziert zu 100 Prozent in Deutschland und muss deshalb besonders kreativ sein, wenn es um die Realisierung von Einsparpotenzial und die Rationalisierung von Produktionsprozessen geht.

Für seine Fertigung setzt Böco seit Kurzem einen Leichtbauroboter von Universal Robots ein. Der Roboter übernimmt innerhalb der Produktionslinie die unzyklische und monotone Aufgabe, Fertigungsteile zu etikettieren und Ausschussteile auszusortieren. Die Integration des Roboters in die Produktionslinie hat sich für Böco schnell gerechnet: Der Fertigungsprozess wird nicht mehr unterbrochen, und es wird weniger Arbeitskraft an diese Aufgaben gebunden. Das macht sich auf der Kostenseite bemerkbar und hilft dem Mittelständler, langfristig Produktionskosten einzusparen. Nicht nur für Mittelständler ist Robotik relevant – auch in Kleinbetrieben ist Automation die Antwort auf Produktionsherausforderungen. So setzt die TS Metallbearbeitung GmbH & Co. KG, ein schwäbischer Werkzeughersteller, für ihre Kleinserienfertigung auf Leichtbaurobotik. Bislang war das für den Zehn-Mann-Betrieb nicht vorstellbar. Automation galt als teuer, die Roboter als schwerfällig und nur mit spezialisiertem Personal zu programmieren sowie schwer in den Betriebsablauf zu integrieren.

Industrielle Kleinbetriebe, die meist nur über eine dünne Finanzdecke verfügen, haben deshalb bislang oft nicht den Einstieg in die Industrierobotik gewagt. TS Metallbearbeitung aus dem schwäbischen Herrenberg ist ein solches Kleinunternehmen. Als zweites Standbein wollte das Unternehmen die Kleinserienfertigung ausweiten, allerdings ohne zusätzlichen Personaleinsatz und ohne den Maschinenpark zu erweitern. Für Geschäftsführer Jürgen Thiele erwies sich die Lösung mit Universal Robots als Gewinn: Nach der Tagesschicht, wenn die manuelle Einzelfertigung abgeschlossen ist, wird der Roboter am Fräsbearbeitungszentrum platziert und wickelt in einer autonomen Schicht über Nacht die Kleinserienfertigung ab. Er entlastet die Mitarbeiter von der monotonen Handhabungsarbeit, so dass sie andere Aufgaben übernehmen können. Für alle anfallenden Tätigkeiten der nachts stattfindenden Serienfräsbearbeitung ist keine menschliche Intervention mehr notwendig: Der Roboter öffnet die beiden Türen, legt das Rohteil ein, spannt es in den Maschinenschraubstock, nimmt es nach dem Fräsen wieder heraus und legt es ab.

Auch das deutsche Unternehmen Fries Maschinenbau suchte einen Roboter, der die Produktivität steigert und die Mitarbeiter von monotonen Arbeiten befreit. Darüber hinaus sollte die Roboterlösung leicht zu transportieren sein, um sie in dem kleinen Betrieb an verschiedenen Maschinen einsetzen zu können. Das Greifwerkzeug sollte so gestaltet sein, dass eine Vielzahl an Bauteilen aufgenommen werden kann. Der flexible UR10 von Universal Robots sollte das realisieren.

Seit dem Einsatz wurde die Produktion erhöht, und die Mitarbeiter können sich jetzt stärker auf die Qualitätskontrolle konzentrieren. Aktuell arbeitet der UR10 an einer CNC-Maschine und handhabt einen Hartdrehprozess. Der Roboter nimmt dabei zunächst mit einem Doppelgreifer Drehteile von den Ladungsträgern auf, fährt zu einer Umgreifstation, um in die richtige Position zu gelangen. Von dort aus fährt er geradeaus nach vorne in die CNC-Maschine, deren Schiebehaube sich in diesem Moment automatisch öffnet, und spannt das Teil zwischen die Drehbankspitzen der Maschine. Anschließend fährt der Roboter wieder heraus, die Schiebehaube schließt sich. Dann holt sich der UR10 das nächste Drehteil von den Ladungsträgern, und der Prozess beginnt erneut. Vor dem Einspannen des neuen Teils holt der Roboter das bereits bearbeitete Bauteil heraus und legt dann das neue ein. Der Roboter unterstützt so beim Bearbeiten von Stückzahlen zwischen 500 und 1000 Teilen.

Neben der klassischen Tätigkeit, dem Einsatz an der CNC-Maschine, zeigen die Roboterarme auch beim Sortieren, Schweißen und Löten vollen Einsatz. Mit 500.000 bis 600.000 manuell geschweißten und gelöteten Bauteilen pro Jahr war die Produktionsstraße des Mittelständlers Ferd. Wagner Profile nicht länger rentabel. Die sich ständig ändernden Voraussetzungen bei der Handarbeit machen es schwierig, die Preise der Endprodukte zu berechnen. Die Lösung, die Ferd. Wagner Profile vorschwebte, war aufgrund mehrerer Stadien, bei denen die Qualität entscheidend ist, sehr anspruchsvoll. Die zu bearbeitenden Teile sollten störungsfrei bereitgestellt und fixiert sowie die Zuführung für den Schweißvorgang sichergestellt werden. Wichtig war zudem eine saubere Positionierung beim anschließenden Löten.

Die Lösung: Zwei UR-Roboter, die eng miteinander und mit anderen Maschinen zusammenarbeiten, steuern jetzt den komplexen Löt- und Schweißprozess. Der erste Roboter wählt die zu schweißenden Teile, setzt sie in einen Punktschweißautomaten ein und legt sie in eine Flüssigkeit. Der zweite Roboter bringt das Teil zum Zusammenfügen in eine Hochfrequenzlötstation. Der Roboter hält danach die Teile vor ein Kamerasystem, das automatisch die Qualität der Löt- und Schweißarbeiten kontrolliert. Die Roboter und Greifer sind fein eingestellt, um die Teile vorsichtig zu bewegen, die empfindliche, dekorative Oberflächen haben und durch jede Beschädigung unbrauchbar werden. Das Roboter-Duo ist für die Bearbeitung von 160 Teilen pro Stunde ausgelegt. Sie arbeiten in Zwei-Schicht-Intervallen, gefolgt von einer Freischicht. Am Ende des Arbeitstags arbeiten die Roboter weiter in einer unbemannten Schicht, bis das Material verbraucht ist.

Der UR3, als das jüngste Mitglied in der Produktfamilie von Universal Robots, erschließt Branchen, in denen Automation bisher nicht möglich war. Er ergänzt das bestehende Produktportfolio als automatisiertes Hochleistungswerkzeug. Damit ist der Leichtbau-Tischroboter sehr flexibel und kann direkt neben dem Menschen arbeiten. Durch seine kleinen Abmessungen ist der UR3 geeignet als Assistent in der Montage, beim Polieren, Leimen und Schrauben. Durch seine kompakte Form und die unkomplizierte Programmierung ist es noch einfacher, zwischen Fertigungsaufgaben zu wechseln, um den verschiedenen Anforderungen in der Produktion zu begegnen, die Gesamtbetriebskosten niedrig zu halten und eine geringe Amortisationszeit zu erreichen.