Null-Fehler-Montage von Reifendrucksensoren

Sensible Prozesse automatisieren

Im Sechs-Sekunden-Takt montiert eine hoch automatisierte Anlage Reifendrucksensoren bei einem chinesischen Automobilzulieferer. Projektiert, konstruiert und hergestellt hat die komplexe Linie der österreichische Anlagenhersteller MMS Modular Molding Systems. Drei Scara-Roboter sowie eine aufwändige Qualitätssicherung sollen eine Null-Fehler-Montage ermöglichen.

In der Anlage bei BH Sens werden drei Scaras in unterschiedlichen Baugrößen parallel betrieben. (Bild: Stäubli Tec-Systems GmbH)

Für den Automobilzulieferer BH Sens projektierte und baute MMS als Systemanbieter eine kompakte und vollautomatisierte Montageanlage für Reifendrucksensoren, die direkt an das Reifenventil angebaut sind. Zu den Anforderungen gehörte neben der Montage von zehn Bauteilen zum fertigen Sensor auch die Integration diverser Prüfschritte sowie eine sehr hohe Verfügbarkeit der vollautomatisierten Anlage bei kurzer Taktzeit. Vier Millionen fertige Sensoren pro Linie sind die Zielgröße, alle sechs Sekunden soll ein fertiger Sensor entstehen. Flexibilität wird ebenfalls gefordert, weil drei Sensorvarianten mit unterschiedlichen Platinen zu montieren sind.

Präzises Handling mit drei Robotern

Den Werdegang von den einzelnen Bauteilen zum kompletten Sensor beschreibt Stefan Babka, Konstrukteur und Projektmanager bei MMS: „Die Montage startet mit einem Rundtakttisch, das Handling der Bauteile übernehmen drei Roboter von Stäubli. Der erste Scara direkt am Rundtakttisch entnimmt die Platine aus einem Tray und legt sie in einen Werkstückträger ein. Der zweite Roboter entnimmt die Batterie aus einem anderen Tray und legt sie im nächsten Schritt auf der Platine ab.“ Um eine durchgängige Bauteilkontrolle und Dokumentation der Mess- und Prüfdaten zu gewährleisten, werden die Bauteile über einen Beschriftungslaser mit einem Data-Matrix-Code versehen, der vor jeder Station individuell eingelesen und ausgewertet wird.

Prüfungen am laufenden Band

Nach den Prozessen und Qualitätskontrollen wie einem Spannungstest im Sechs-Sekunden-Takt geht es auf einem Linear-Transfersystem weiter zu einzelnen Druckkammern, wo die Luftdichtheit der fertig verschweißten Bauteile kontrolliert wird. Der End-of-Line-Test, bei dem die Kommunikation mit der Fahrzeugelektrik simuliert wird, stellt eine 100%ige Funktionalität der einzelnen Sensoren sicher. Den Abschluss des gesamten Prozesses bilden die Montage des Sensors auf dem Ventil und das automatische Verschrauben der Baugruppe – wiederum auf einem Rundtakttisch – und die Verpackung der fertigen Sensor-Ventil-Kombinationen, die sowohl in der Erstausrüstung als auch im Aftermarket Verwendung finden.

Scara-Roboter in drei Baugrößen

Alle drei Scaras kommen aus der TS2-Serie von Stäubli, allerdings in drei Baugrößen. Das Platinenhandling übernimmt ein TS2-80. Die Batterie wird von einem TS2-60 eingelegt, der mit einer längeren Pinole ausgestattet ist. Und für das kameragestützte Einlegen der Dichtung ins Gehäuse nutzen wir einen TS2-40. Für die Scaras aus dem Hause Stäubli entschieden sich die Konstrukteure aufgrund der Interaktion mit den Kamerasystemen zur Bauteilausrichtung sowie der Kommunikation mit den Any-Feedern. Da die Bewegung der Bauteile nur in vier Achsen erfolgen musste, fiel die Entscheidung auf Scaras und nicht auf Sechsachsroboter, die zudem für diese Anwendung langsamer gewesen wären. Aufgrund der guten Erfahrung aus vergangenen Projekten sowie dem Engineering-Support in der Projektierungsphase entschied man sich für Stäubli als Systempartner für die Robotik.

Integration in den Gesamtprozess

Die SPS-Schnittstelle der Stäubli-Roboter ermöglicht die einfache Anbindung an die übergeordnete Siemens S7-Steuerung. Auch die Integration der Sicherheitstechnik schätzen die Konstrukteure. Die Anlage arbeitet die zahlreichen automatisierten Prozessschritte auf sehr kompakter Fläche ab. Der Forderung nach Flexibilität trägt MMS dadurch Rechnung, dass ein Variantenwechsel ohne Hardware-Umbau möglich ist. Noch nicht einmal die Greifer müssen in diesem Fall getauscht werden. Auch eine kleine Eigenentwicklung macht den Produktwechsel nochmals einfacher: Beim Asyril-Feeder System wurde eine automatische Abschiebung nachgerüstet, wodurch der Bediener das Fördersystem nicht manuell leerräumen muss. Vielmehr werden die Teile automatisiert aus dem Any-Feeder gefördert und über ein Förderband abtransportiert

Hohe Verfügbarkeit, gute Unterstützung

Ein weiterer wichtiger Faktor bei der Roboterauswahl war eine extrem hohe Verfügbarkeit: Die Montageanlage läuft rund um die Uhr mit kurzer Taktzeit. Wegen der kleinen Bauteile, die gehandhabt werden, ist die langfristige Präzision ein zusätzliches Entscheidungskriterium. Und auch die Soft Facts stimmen, wie Gründer und Geschäftsführer Peter Buxbaum erläutert: „Als Systemintegrator sind wir auch auf die Expertise unserer Kernpartner angewiesen. Stäubli bietet eine sehr gute Kundenbetreuung in Österreich und in Bayreuth. Wir werden z.B. bei Simulationen bestens unterstützt, und die Reaktionszeit auf jede Frage ist sehr kurz – bei hoher fachlicher Qualität des Supports.“