Stäubli Electrical Connectors GmbH

In einer Fertigungszelle in der unter anderem gelötet, programmiert und montiert wird, sind zei SCARAs für punktgenaue und taktzeitgerechte Bauteil-Übergaben zuständig.

Bild: Stäubli

Roboterunterstütztes „Leuchtturm-Projekt“ Automatisierungslösung für neue Signalsäulenserie

19.03.2020

Modul Perfect 70, kurz PC7, heißt das aktuelle „Flaggschiff“ der Firma Auer Signal. Das Herzstück dieser neuen Signalsäulenserie für Industrieanwendungen wird mit Unterstützung zweier Stäubli-Roboter hergestellt.

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Die beiden SCARAs der Baureihe TS40 von Stäubli sorgen in einer vom niederösterreichischen Sondermaschinenbauer Wytek Partner für Automation designten Fertigungszelle, in der unter anderem gelötet, programmiert und montiert wird, für punktgenaue und taktzeitgerechte Bauteil-Übergaben.

Unter dem Motto „louder and brighter since 1910“ sorgen das Wiener Familienunternehmen Auer Signal mit Leuchten, Sirenen, Hupen und individuell konfigurierbaren Gerätekombinationen dafür, dass Menschen hören, sehen sowie durch entsprechender Farb- und Toncodes auch verstehen, was eine Maschine oder ein Fahrzeug kommunizieren will.

Das aktuelle Flaggschiff der Signaltechnik-Hersteller, die PC7, spricht auf Wunsch sogar Klartext, wenn ein Anlagenbediener herbeigerufen werden soll. Ein MP3-Sprachausgabemodul macht dies möglich.

„Früher wurde Licht mit glühenden Fäden und Ton mit schwingenden Membranen oder schlagenden Klöppeln erzeugt. Heute steckt vielfach ausgefeilte Elektronik hinter der Schallgenerierung und bei Signalleuchten gilt der Einsatz von LEDs als Maß der Dinge“, beschreibt Geschäftsführer Mag. Christian Auer den Lauf der Technik in diesem Bereich.

Neue Produktionsweise

Verändert hat sich bei Auer auch die Art und Weise, wie die Signalsäulen für den Industrie-Bereich produziert werden. Während bei der Vorgängerserie der PC7 sogar die Befestigung von Kontaktklemmen auf der Leiterplatte noch per Hand erfolgte, läuft dieser Fertigungsschritt genauso wie die Programmierung der Microcontroller, die Linsen-Montage und die Prüfung der Leiterplatte mittlerweile automatisiert ab.

„Durch diese Umstellung konnten wir auch diesen Teil der Produktion von China ins Wiener Headquarter zurückholen“, freut sich Christian Auer über einen weiteren positiven Nebeneffekt einer Maßnahme, die an sich hauptsächlich dazu dienen sollte, der Möglichkeitsvielfalt der Modul Perfect 70 fertigungstechnisch Herr zu werden.

„Mit unserer neuen modularen Signalsäulenserie bieten wir höchste Performance und Flexibilität. Je nach Bedarf kann der Kunde die Spannung, das Basis-Modul, die Anzahl beziehungsweise Beschaffenheit von zusätzlichen bis zu sieben Einzelmodulen, die Kalottenfarben, verschiedene Tonarten und vieles andere mehr frei wählen. Dadurch ergeben sich mitunter ziemlich kleine Losgrößen, die dennoch wirtschaftlich sinnvoll herzustellen sind“, verrät der Firmenchef, warum er bereits während der Entwicklungsphase des neuen Premium-Produkts nach einer passenden Automatisierungslösung Ausschau hielt.

Stimmiges Gesamtkonzept

Es wird ja immer wieder darauf hingewiesen, dass die Leute vor allem durchs Reden zusammenkommen – bei diesem Projekt war es definitiv so: Als DI (FH) David Kittl, Sales Austria bei der Robotics Division der Stäubli Tec-Systems GmbH, in einem Gespräch mit dem technischen Leiter der Firma Auer Signal vom PC7-Vorhaben erfuhr, nannte er Walter Wytek als empfehlenswerten Ansprechpartner.

Ein heißer Tipp, wie Christian Auer und Christian Huf, Produktionsleiter bei Auer Signal, bei den ersten Sondierungsgesprächen sehr schnell herausfanden, denn der mittlerweile im niederösterreichischen Stetten ansässige Sondermaschinenbauer konnte mit einem stimmigen Gesamtkonzept überzeugen.

„Wir haben mit mehreren Firmen Kontakt aufgenommen, aber bei Herrn Wytek hatten wir von Anfang an das Gefühl, dass er weiß, wovon er redet, dass er eine Hands-on-Mentalität besitzt und dass er dieses Projekt ganz einfach bestmöglich auf den Boden bringen will“, erinnert sich Christian Auer und Christian Huf fügt ergänzend hinzu: „Ganz konkret ging es uns darum, eine Möglichkeit zu schaffen, wie sich halbfertige Bauteile, in unserem Fall Leiterplatten, in einer relativ hohen Stückzahl automatisiert fertigen lassen.“

Als einzuhaltende Taktzeit wurden Wytek Partner für Automation 20 Sekunden und als zu erreichender Output rund 400.000 Stück pro Jahr vorgegeben. Als weitere Herausforderung kam hinzu, dass die Produktentwicklung selbst noch nicht vollends abgeschlossen war.

„Es gab zwei PDF-Seiten und einen 3D-gedruckten Prototypen, mehr war damals noch nicht greifbar“, beschreibt Christian Huf. Somit konnte der Maschinenbauer auch noch auf das eine oder andere Konstruktionsmerkmal Einfluss nehmen, um das Herzstück der PC7 besser automatisierbar zu machen.

Hohe Positioniergenauigkeit

Mittlerweile durchlaufen vierzehn verschiedene Leiterplatten-Varianten jene vollautomatisierte Fertigungszelle, die von der Wytek Partner für Automation konzeptioniert und geliefert wurde: zehn für die Modul-Perfect 70 und vier für die Modul-Compete 50.

„Mit diesem Zusatz-Wunsch reizten wir die Flexibilität und Kreativität des Teams um Walter Wytek und seinem Kompagnon Thomas Beer ein weiteres Mal aus. Aber nun können wir die Leiterplatten für beide modularen Signalsäulenserien, für jene mit 50 mm und für jene mit 70 mm Durchmesser, auf einer Anlage bearbeiten“, freut sich der Produktionsleiter bei Auer Signal.

Die maßgeschneiderte Sonderlösung, die die Niederösterreicher für den Wiener Signaltechnik-Hersteller lieferten, wird von zwei Stäubli-Robotern und drei Rundtakttischen dominiert. „Unsere Vier-Achs-Roboter in ESD-Ausführung sind für Einsätze im Elektronik-Umfeld, bei denen der Schutz gegen unkontrollierte elektrostatische Entladung eine wichtige Rolle spielt, geradezu prädestiniert. Die SCARAs der Baureihe TS sind vollwertige Montageautomaten, die in sehr kurzen Zykluszeiten vielfältige Programmabläufe darstellen können. Aufgrund ihrer eigensteifen Mechanik arbeiten sie vor allem auch bei Füge- und Bestückungsvorgängen sehr präzise – und genau das, war bei diesem Projekt gefragt“, erklärt David Kittl.

Denn eine hohe Positioniergenauigkeit war bei dieser Anwendung essentiell, wie Christian Huf bestätigt: „Die Leiterplatten müssen exakt ausgerichtet werden in den Aufnahmen, damit die Zusammenführung mit den Kontaktklemmen an der richtigen Stelle erfolgt. Das muss einfach passen, weil es hier wirklich um Zehntel-Millimeter geht“, beschreibt er.

Taktzeitgerechte Bauteil-Übergabe

Insgesamt lassen sich in der von Wytek Partner für Automation gelieferten Fertigungszelle unterschiedlichste Produktionsschritte beobachten, wobei die Roboter vor allem für Handling-Tätigkeiten verantwortlich zeichnen, aber nicht nur: „Wir haben die Stäubli SCARAs mit Vision-Sensoren ausgestattet, damit sie kontrollieren können, welche Leiterplatten-Type sie tatsächlich bearbeiten. Etwaige Unstimmigkeiten werden sofort erkannt und gemeldet“, sagt Walter Wytek.

Ein TS80 ist im vorderen Anlagenteil stationiert, einer im hinteren, wo die Leiterplatten mit transparenten Linsen bestückt und endgeprüft werden. Die Aufbringung des Flux-Mittels für die spätere Lötung, die Bestückung der Leiterplatten mit Kontaktklemmen und der Lötvorgang an sich passieren am ersten Rundtakttisch. Danach folgt die Station, an der die unterschiedlichen Alarmierungsmöglichkeiten optischer Signalgeräte wie Blitzen, Blinken oder Doppelblitz programmiert werden.

„Die Roboter handeln die Ein- und Ausgabe der Leiterplatten beziehungsweise Linsen und kümmern sich um eine taktzeitgerechte Übergabe der halbfertigen Bauteile von einer Station zur nächsten“, erklärt Christian Huf.

Laut David Kittl stellte die Umsetzung der reinen Bewegungsdienstleistung der beiden Roboter, sprich deren Fahren von A nach B, die kleinste Herausforderung bei deren Programmierung dar. Dafür sei das Zusammenspiel mit den einzelnen Peripherie-Stationen, an denen zusammengefügt, gelötet, programmiert und geprüft wird, nicht ganz so einfach zu lösen gewesen.

Demzufolge wurde während der Konzeptphase einiges ausprobiert und auf Praxistauglichkeit untersucht. „Die enge Zusammenarbeit mit Stäubli war uns vor allem bei den Taktzeitberechnungen und Simulationen eine große Hilfe. In der Stäubli Robotics Suite konnten wir verschiedene Herangehensweisen an einem virtuellen Modell durchtesten und gezielt abändern beziehungsweise verbessern“, beschreibt Walter Wytek einen interaktiven Prozess, bei dem mit vereintem Know-how nach dem Optimum für Auer Signal gesucht wurde. Nun, die Wiener sind zufrieden.

Automatisierungspartner fürs Leben

„Die Roboter laufen störungsfrei und sind leicht zu rüsten. Am Anfang der Schicht müssen sie einmal justiert werden und einen Referenzpunkt anfahren, aber selbst das erledigen sie ohne menschliches Zutun vollautomatisch“, lobt der Produktionsleiter.

Seine Mitarbeiter betrachten ihre neuen TS80-Kollegen sowie die PC7-Fertigungszelle im Gesamten ebenfalls als Bereicherung, zumal diese clevere Automationslösung dazu geführt hatte, dass dieser Teil der Signalgeräte-Produktion von China nach Österreich zurückgeholt werden konnte.

Die Wytek Partner für Automation ist mittlerweile zu einem Haus- und Hof-Lieferanten von Auer Signal geworden. Da der seit Anfang 2017 in Stetten ansässige Sondermaschinenbau von einfachen Handvorrichtungen bis hin zu hochkomplexen Fertigungslinien inklusive Robotik ein sehr breites Spektrum abdeckt, fanden sich schon zahlreiche Kooperationsmöglichkeiten.

Und auch eine anlassbezogene Zusammenarbeit mit Stäubli passt Christian Auer ganz gut ins Konzept. Schließlich seien die orangefarbenen Auer-Signalleuchten bei den Roboterarmen der beste Beweis dafür, dass Stäubli ein Qualitätsanbieter ist.

„Ich betrachte es definitiv als gutes Zeichen, wenn ein Hersteller auf die ‚richtigen' Signalgeräte setzt“, weist der Firmenchef mit einem zufriedenen Lächeln abschließend darauf hin, dass Stäubli selbst schon seit vielen Jahren auf der Kundenliste von Auer Signal aufscheint. Einstweilen ist die Anbringung von Signalleuchten am Roboterarm zwar nur in Nordamerika per Norm vorgeschrieben, aber auch bei Auer signalisieren die SCARAs auf diese Art und Weise, ob sie in Betrieb sind.

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