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Guter Schnitt garantiert

| Redakteur: Reinhard Kluger

Eine ausgeklügelte Funktions- und Prüfanlage für Elektrorasierer-Schneidköpfe setzt bei Braun im hessischen Kronberg Maßstäbe in Sachen Qualitätssicherung. Das intelligente Zusammenspiel von...

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( Archiv: Vogel Business Media )

Eine ausgeklügelte Funktions- und Prüfanlage für Elektrorasierer-Schneidköpfe setzt bei Braun im hessischen Kronberg Maßstäbe in Sachen Qualitätssicherung. Das intelligente Zusammenspiel von Roboter, Bildverarbeitung und automatischer Palettierung in einer Zelle sorgt dafür, dass nur perfekt funktionierende Rasierapparate auf den Markt kommen.

Bis vor kurzem war die Prüfung der Langhaarschneider, so heißen die Schneidköpfe im Fachjargon, eine rein manuelle Angelegenheit. Pro Arbeitsschicht konnten so maximal 2500 Baugruppen von den Mitarbeitern geprüft werden, aufwändige Umrüstungen auf die verschiedenen Modelle kosteten viel Zeit und bremsten zudem die Produktion. Die laufende Entwicklung neuer Rasierapparate in unterschiedlichen Varianten veranlasste die Verantwortlichen bei Braun, eine Automatisierungslösung in Angriff zu nehmen.

Das Pflichtenheft lässt sich, stark verkürzt, wie folgt darstellen: Die Anlage soll hoch flexibel sein, der Wechsel von einer Variante auf die nächste in kürzester Zeit, also nahezu ohne Nebenzeiten zu bewältigen sein. Die Langhaarschneider sollten dabei nicht nur auf 100-prozentige Funktion, sondern auch auf die Schnittqualität hin in hoher Taktzahl geprüft werden. Mit dem Projekt betraute Braun, nach guten Erfahrungen mit anderen Anlagen, das Amberger Systemhaus IMA, das als Generalunternehmer sozusagen die Anlage planen und betriebsfertig erstellen sollte.

„Wir wollten bewusst nur einen Verantwortlichen für die gesamte Anlage“, erläutert K. Scheurer, Projektingenieur bei Braun, die Entscheidung, „da gibt es kein Gerangel um Zuständigkeiten, hinzu kommt die Zeitersparnis aufgrund kurzer Wege und für uns ganz wichtig: Wir haben einen Ansprechpartner, der uns gegenüber in der Verantwortung steht.“Keine Stillstand dank cleverer BildverarbeitungBei IMA entschied man sich nach intensiven Gesprächen mit den Verantwortlichen bei Braun für eine Anlage bestehend aus den Kernkomponenten Roboter, Palettierer und Bildverarbeitung. R. Butz, der für die Anlage verantwortliche Prozesstechniker erinnert sich: „Die Konzeption und der Bau der Anlage waren sowohl für uns als auch für das Systemhaus IMA eine echte Herausforderung. Zu Beginn schien es fraglich, ob eine automatisierte Prüfung überhaupt zu realisieren sein würde.

Zu diffizil schien die Aufgabe, bei der der Roboter den zu prüfenden Schneidkopf aufnehmen sollte, um damit hauchdünne Nylonfäden, die ihrerseits millimetergenau zuzuführen wären, zu schneiden. Erste Versuche gaben dann aber Anlass zur Hoffnung und wir entscheiden uns zum Bau der Zelle.“Um die heikle Aufgabenstellung mit einer möglichst hohen Anlagenverfügbarkeit bewältigen zu können, setzte das erfahrene Systemhaus in Abstimmung mit Braun ausschließlich auf Komponenten renommierter Hersteller.

Beim Roboter entschied man sich für einen hochpräzisen Sechsachser aus dem Hause Stäubli, für den Palettentransport innerhalb der Zelle sorgt ein innovativer Autostocker von Hirata und die Bildverarbeitung übernehmen zwei Inspektionssysteme Vinspec des bekannten Herstellers Vitronic Dr.-Ing. Stein Bildverarbeitungssysteme GmbH.Zu Beginn des Prüfprozesses werden der Anlage manuell Paletten mit den entsprechenden Prüflingen zur Verfügung gestellt. Eine einzelne Baugruppe kann dabei aus bis zu zwölf Einzelteilen bestehen, deren einwandfreie Fertigung und Montage letztendlich über die Funktion des Schneidkopfes entscheiden. Der Roboter, ein Stäubli RX 130 L, entnimmt über seinen am Handgelenk angebrachten Prüfkopf aus der bereitgestellten Palette je nach Modellvariante drei oder vier Schneidköpfe und führt diese der eigentlichen Prüfstation zu. Im Prüfkopf des Roboters befinden sich Elektromotoren, über die die Langhaarschneider mit genau derselben Amplitude wie im fertigen Produkt angetrieben werden.

„Für diese anspruchsvolle Aufgabenstellung benötigten wir einen hochpräzisen Roboter, der über eine vorbildliche Bahngenauigkeit verfügt. Nachzittern können wir an dieser Stelle nicht akzeptieren, würde es doch zu einer Verfälschung der Messergebnisse führen. Der Stäubli-Roboter konnte die in ihn gesetzten Erwartungen hier voll und ganz erfüllen. Gleiches gilt für die Bildverarbeitung, die mit den Umgebungsbedingungen bestens zurechtkommt und für den Autostocker von Hirata, der seit Inbetriebnahme absolut zuverlässig arbeitet“, so Butz.

Die Daten der jeweiligen Prüflinge - immerhin ein rundes Dutzend unterschiedlicher Varianten werden derzeit über die Anlage getestet - sind in der Steuerung hinterlegt. An der Prüfstation muss der Schneidkopf 40 Nylonfäden mit einem Durchmesser von 0,06 mm abschneiden. Nach dem Schnitt wird mit einem Bildverarbeitungssystem Vinspec des Wiesbadener Spezialisten Vitronic die Schnittlänge und die Schnittqualität geprüft. Erkennt das System den Schnitt als in Ordnung, wird der Schneidkopf in einer Leerpalette abgelegt, die nach vollständiger Befüllung per Autostocker weitertransportiert wird, um abschließend der Anlage manuell entnommen zu werden. Weicht der Schnitt bzw. die Fadenlänge von einer festgelegten Toleranz ab, wandert das Teil in einen Abfallbehälter.

Scheurer: „Zur weiteren Montage gelangen so nur 100 Prozent geprüfte Teile, die neben einer reinen Funktionskontrolle zudem eine Qualitätsprüfung durchlaufen haben.“ Der gesamte Prüfvorgang dauert dabei nur zwei Sekunden, pro Schicht können so bis zu 10000 Baugruppen, im Vergleich zu 2500 Teilen bei manueller Prüfung, die Anlage passieren. Sollte der Prüfkopf eine Funktionsstörung haben oder die Zuführung der Nylonfäden Probleme bereitet, wird dies vom System sofort erkannt und der Roboter prüft dann die Schneidköpfe an einer zweiten Prüfstation.

Die beiden Prüfstationen sind identisch ausgeführt und liegen im Abstand weniger Zentimeter direkt parallel nebeneinander. Dank seiner großen Reichweite kann der Stäubli RX 130 L, also die Version mit langem Arm, alle notwendigen Positionen der einen wie der anderen Prüfstation problemlos anfahren. Maximale Flexibilität ohne lange RüstzeitenEin weiterer entscheidender Vorteil der Anlage ist die hohe Flexibilität bezüglich der Modellwechsel. Da rund ein Dutzend verschiedene Baugruppen geprüft werden muss und der Wechsel von einer Variante zur nächsten möglichst schnell zu erfolgen hat, dachte hat man sich bei IMA eine clevere Lösung aus. In der Zelle befinden sich, auf im Programm definierten Positionen und in speziellen Halterungen abgelegt, bis zu sieben unterschiedliche Prüfköpfe.

Bei einem Modellwechsel legt der Roboter seinen momentan am Arm befindlichen Kopf ab und nimmt je nach Vorgabe durch das System den neuen Prüfkopf auf. Stehen die neuen Baugruppen auf dem Palettierer bereits zur Verfügung, geht der Prüfprozess nahezu reibungslos weiter. Eventuelle Störungen in der Steuerung oder Bildverarbeitung können online per Fernwartung von IMA oder Vitronic analysiert und beseitigt werden.

Die in knapp einem halben Jahr projektierte und erstellte Anlage, die im Drei-Schicht-Betrieb an fünf bis sechs Tagen arbeitet, hat bisher laut Aussagen der Braun-Techniker keinerlei Störungen gezeigt: „Für uns bei Braun ist dies ein Beweis dafür, dass die Planung und Erstellung der Anlage sowohl mit dem richtigen Partner als auch mit den richtigen Komponenten durchgeführt wurden.“

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