Sensor Profilsensor ermöglicht vollautomatische Galvanik auf engem Raum

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Mit Hilfe eines smarten Profilsensors hat ein Schweizer Automationsunternehmen jetzt eine vollautomatische Anlage zur Gestellbestückung entwickelt und damit sein Platz- und Personalproblem gelöst.

Viel Platz gibt es nicht in der Galvaniketage des Beschichtungsunternehmens Collini am Standort Dübendorf bei Zürich. Deshalb musste eine platzsparende Lösung her, um Kleinteile schnell und zuverlässig an die Gestelle für das Galvanikbad zu hängen. Die herkömmliche Bestückung von Hand erfordert viel Raum und Personal, da im Handbetrieb mehrere Gestelle gleichzeitig behängt werden müssen. „Daher wollten wir auf eine neue Beschichtungsanlage mit automatisierter Bestückung umsteigen“, berichtet Marco Fuchs, Leiter Product Engineering bei Collini. Weil es eine derartige Anlage noch nicht gab, machte sich Fuchs auf die Suche nach Unternehmen, die sich an die Aufgabe herantrauen.

Vollautomatisierte Bestückungsanlage mit vier Robotern

Fuchs fand den richtigen Partner in dem Schweizer Automationsspezialisten Roth Technik, der für seine Konstruktionen gerne die smarten Sensorlösungen von Baumer verwendet. Die Spezialisten für maßgeschneiderte Automationslösungen entwickelten im engen Kundenkontakt eine vollautomatisierte, kompakte Bestückungsanlage. Im Zentrum: Vier Roboter, die die leeren Haken an den Gestellen automatisch mit Teilen bestücken. Die größte Schwierigkeit dabei sind die ungenauen Galvanikgestelle. Jedes Exemplar ist anders. Die Hakenpositionen sind an den unterschiedlichen, geschlosserten Gestellen nicht exakt an derselben Stelle und können verbogen sein oder komplett fehlen. Für einen Menschen kein Problem, sehr wohl aber für einen Roboter, der genaue Positionsangaben benötigt. Weitere Herausforderungen sind die enorme Teilevielfalt und der sehr hohe Teiledurchsatz.

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Smarter Sensor lotst den Roboter

Wie löste Roth Technik das Problem der Gestellungenauigkeit, so dass der Roboter für jedes Gestell die genaue Position der Haken erfährt? Das Entwicklerteam fand hierfür eine einfache, effektive Lösung: Auf dem Roboterarm ist der kompakte Profilsensor OXM200 von Baumer montiert, der beim Abfahren des Gestells die exakte Lage jedes einzelnen Hakens erfasst und an die Roboter-Steuerung meldet. Anschließend greift der Roboter kameraunterstützt ein Teil nach dem anderem aus dem Vereinzelungskarussell und hängt es an einen Haken. Für die präzise Feinpositionierung nutzt der Roboter die zuvor per Profilsensor gesammelten Lagekoordinaten. Der smarte Profilsensor lotst so den Roboter präzise und schnell am Galvanikgestell.

„Wir mussten eine Sensorik einbauen, welche die sehr dünnen Haken erkennt und exakt einmisst. Und zwar nicht nur in zwei Dimensionen, sondern im dreidimensionalen Raum“, erklärt Markus Roth, Inhaber von Roth Technik. Der Sensor muss also kleine Objekte detektieren können (geringe Mindestobjektgröße) und zugleich ein großes Sichtfeld haben, damit er mehrere Haken zeitgleich scannen kann. Das alles mit höchster Genauigkeit, um Folgefehler zu vermeiden.

Profilsensor besser geeignet als Kameras

Markus Roths Team prüfte vorab verschiedene Lösungen mit kamerabasierten Systemen und anderen laserbasierten Scannern. „Am Ende haben wir uns für den Baumer Profilsensor entschieden, weil er die hohen Anforderungen an Genauigkeit, Kompaktheit und Objekterkennungsvermögen am besten erfüllt“, sagt Roth. Der Profilsensor detektiert zuverlässig die dünnen Haken und kann dennoch mehrere Hakenpositionen gleichzeitig scannen. Mit Hilfe der Steuerung entscheidet er dabei, ob der Haken bestückbar ist oder nicht. Ein großer Vorteil: Der OXM200 gibt dank im Sensor integrierter Messtools die Messwerte für die X- und Z-Koordinaten direkt in mm aus. Das soll den Berechnungsaufwand in der Steuerung deutlich reduzieren. „Auf der Software-Seite bedeutet das einen geringeren Integrationsaufwand. Wir können das Projekt dadurch schneller implementieren“, sagt Roth. Dank Power over Ethernet (PoE) soll ein einziges Kabel genügen, um den Sensor an die Steuerung anzubinden und mit Strom zu versorgen – für die Montage auf einem mobilen Roboterarm ein wichtiges Detail.

Für weitere Zeitersparnis sorgt das nur einmalige Abtasten der Hakenpositionen beim Einschleusen des Gestells. Alle Hakenpositionen werden abgespeichert, so dass die Gestelle nicht jedes Mal gescannt werden müssen. „Mit den beiden Roboterzellen ist jetzt ein Durchsatz von 15 Millionen Teilen pro Jahr möglich“, so Roth.

Roboterzelle löst Platz- und Personalproblem

Die Anlage ist nach einem Testlauf seit Juli 2022 im Fertigungsbetrieb, erreicht die geforderten Taktzeiten und kann das definierte Teilespektrum bestücken. Collini löst mit dieser Automationslösung sein Platz- und Personalproblem in der Galvanik und erhöht die Wirtschaftlichkeit. Marco Fuchs: „Der Vorteil ist, dass wir mit den beiden Roboterzellen die kleine Fläche nun optimal nutzen und Personalkosten reduzieren.“

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Smarte Profilsensoren – das Ende der Vorurteile

* Holger Thissen ist PR-Manager bei Baumer

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