EGS Automation GmbH

Entwickelt und realisiert wurde die Automation der Werkzeugmaschine als Turnkey-System von der EGS Automation GmbH aus Donaueschingen

im Schwarzwald-Baar-Kreis. Das Unternehmen ist seit 1996 im Bereich der industriellen Automatisierungstechnik aktiv und setzt

seit 1999 Industrieroboter ein. 2014 ließ die Firma Fintes erstmals eine Anlage von EGS zur Automation eines Montageprozesses mit

einer Servopresse installieren. 2019 folgte eine automatische Beschickung für eine Werkzeugmaschine. Auch bei der dritten

Anlage fiel die Wahl auf den SUMO Multiplex von EGS, ein nach dem Paternoster-Prinzip arbeitendes Palettiersystem aus der Standardbaureihe von EGS. Bei allen drei Anlagen übernimmt ein Motoman-Roboter von Yaskawa die Werkstückhandhabung.

Palettier-System SUMO (Standardisiert, Universell, Minimaler

Platzbedarf, Optimiert)

Bei dem SUMO Multiplex handelt es sich um ein 12-fach- Palettiersystem, welches auf Palettenformate 600 x 400 mm ausgelegt ist. Eingesetzt werden die EGSGrundpaletten, Werkstückträger die mittels Inlays individuell an die Werkstücke angepasst werden. Jederzeit lassen sich einzelne Paletten mit Fertigteilen entnehmen bzw. neue Rohteilpaletten einschieben – der Automationsprozess wird dadurch nicht beeinflusst.

Bestückung mit hochpräzisen Werkstücken

Der SUMO Multiplex hat die Aufgabe, ein Bearbeitungszentrum

Müga S3030 automatisch mit Werkstücken zu be- und entladen. Diese sind präzise Motorenbauteile – genauer gesagt Pumpengehäuse für Fahrzeuge der Oberklasse –, die dreifach auf der Maschine bearbeitet werden. Das Müga S3030 ermöglicht, dank eines Wechseltischs, dass während der gleichzeitigen Bearbeitung von drei Teilen auf der außenliegenden Tischseite hauptzeitparallel der Teilewechsel erfolgen kann.

Der Roboter ist ein Motoman GP25 von Yaskawa mit 25 kg Traglast

und mehr als 1,7 m Reichweite. Die Ausrüstung mit einem werkstückspezifischen Doppelgreifwerkzeug ermöglicht ein taktzeitoptimiertes Teilehandling. Das ist erforderlich, da die Bearbeitungszeit für drei Teile bei 60 Sekunden liegt und neben dem Teilewechsel jede Spannstelle vor dem Einlegen des nächsten Rohteils von Spänen befreit werden muss; das übernimmt das mit einer Abblasvorrichtung ausgerüstet Greifwerkzeug, welches die Späne mittels Druckluft entfernt. Ein manuelles Greiferwechselsystem ist bereits integriert und erlaubt für die Zukunkt eine schnelle Umrüstung auf andere Teilevarianten.

Effizienz, Wirtschaftlichkeit und Schnelligkeit

In eine Palette passen 12 Teile, was bei der Bearbeitungszeit von 60 Sekunden für drei Teile eine Autonomie von ca. 50 Minuten für ein Palettiersystem ergibt. Das war Fintes zu wenig, und so entschied man sich für eine Anlage mit zwei Palettierern, die beide von einem Yaskawa-Roboter bedient werden. Damit lässt sich die Autonomie der Gesamtanlage auf knapp 2 Stunden verdoppeln. Zudem bietet die Anlage eine QS-Teil-Ausgabe, die auf Anforderung ein Prüfteil ausgibt. Weiterhin gibt es eine nio-Teil-Ausgabe; meldet die Maschine nach der Bearbeitung einen Fehler bei der Bearbeitung, legt der Roboter diese drei Teile nicht in die Fertigteilpalette, sondern gibt sie über diese Werkstückrutsche aus. In Sachen Schnittstelle erfolgte die Abstimmung mit dem Maschinenhersteller direkt durch EGS. Denn als erfahrener Automatisierungsspezialist ist man es gewohnt, sich an die gegebenen maschinenseitigen Verhältnisse anzupassen.

Optimierte Platzierung des Roboters

Der eingesetzte Roboter von Yaskawa erlaubt mit seiner Reichweite eine Positionierung in optimalem Abstand zur Maschine, so dass der Zugang zum Rüsten oder zur händischen Bedienung von Anfahrteilen oder Kleinserien durch die große Schutztür des Schutzzauns problemlos möglich ist. Die Ausführung mit Bodenscanner ohne Schutzzaun kam für Fintes nicht in Frage. „Diese Option rechnet sich nur scheinbar. Denn der Bereich vor der Maschine sieht zwar so aus, als ob er frei wäre, kann jedoch trotzdem nicht genutzt werden, da wegen der erforderlichen Sicherheitsabstände der Roboter sonst nur mit reduzierter

Geschwindigkeit läuft oder gar stehen bleibt. Das bedeutet: Am Abend hat man weniger produziert und wundert sich darüber,“ erklärt Stefan Heidegger, Assistent der Geschäftsleitung bei Fintes, seine Entscheidung.

Konzipiert für die Zukunft

Um auch in Zukunft flexibel arbeiten zu können, ist der Roboter mit einem Greiferwechselsystem ausgerüstet. Wenn auf der Maschine andere Teile gefertigt werden sollen, kann mit wenigen Handgriffen ein zweites Doppel-Greifwerkzeug montiert werden. Der Greifer wird damit in wenigen Minuten werkzeuglos gewechselt.

Bewährte Technologie für Fintes

Mit der dritten Anlage ist bei Fintes nun der dritte Yaskawa-Roboter im Einsatz. Dieser für die Werkzeugmaschinenautomation und die entsprechenden Umgebungsbedingungen ausgelegte und optimierte Roboter, lässt sich mittels des Roboterprogrammierhandgeräts einfach steuern. Die für die gesamte Automation verantwortliche Robotersteuerung ist für beide Palettiersysteme verantwortlich, fragt Taster und Sensoren ab und bildet die Schnittstelle zur Bearbeitungsmaschine auf Basis einer Profinet-Schnittstelle. Für den Bedienerdialog gibt es am Programmierhandgerät einen Touchscreen. Wichtige Features sind zudem die Anfahr- und Leerfahrroutinen, bis alle Positionen im Umlauf mit Teilen gefüllt bzw. geleert sind, sowie eine automatische Sicherheitsgeschwindigkeit für die ersten Zyklen nach Neustart. Bei Fintes ist man mit den drei Roboteranlagen von EGS daher vollauf zufrieden. Die einzelnen Komponenten vom Stapelsystem bis zum Schutzzaun sind langlebig und stabil.

„Uns hat die Qualität der Ausführung und die Zuverlässigkeit im täglichen Betrieb der Anlagen von EGS von der ersten Anlage an überzeugt. Der SUMO Multiplex ist ein einfaches und robustes Palettiersystem. Die Möglichkeit, jederzeit einzelne Paletten entnehmen oder nachlegen zu können, gibt uns maximale Flexibilität“, stellt Stefan Heidegger daher abschließend fest.

Das Unternehmen Fintes wurde 1996 gegründet. Es fertigt Drehteile für die Automobilindustrie sowie Aluminiumteilen in Kleinserie. Dank der hohen Qualität und vieler zufriedener Kunden entwickelt sich FINTES rasch zu einem gefragten Unternehmen

mit einem ausgezeichneten Ruf. Bereits 1997 gründet FINTES im südböhmischen Pribraz die Fa. FINTES s.r.o. als 100 % Tochtergesellschaft. 2000 und 2003 wurden aufgrund der

großen Nachfrage weitere Fertigungshallen in Tschechien gebaut. Knapp drei Jahre später wird am Stammsitz Hittisau ein neues Unternehmensgebäude errichtet, in dem neben Fertigung auch die Entwicklung sowie die Verwaltung untergebracht sind. Im Jahr

2021 beschäftigt Fintes an beiden Standorten insgesamt fast 130 Mitarbeitende – Tendenz steigend. Das Produktspektrum umfasst aktuell Dreh- und Frästeile aus Edelstahl sowie anderen Materialien in kleinen und in großen Losgrößen. Bei Bedarf

unterstützt Fintes die Kunden zudem bei der Entwicklung. Ebenso im Portfolio ist die Montage kompletter Baugruppen nach Kundenwunsch.

Bis vom Bereitstellen der Einlegeteile als Stanzband am Ende der Gesamtanlage fertige, geprüfte, markierte und dokumentierte Hybridkunststoffteile in palettierten Kundenverpackungen herauskommen, muss ein anspruchsvoller Gesamtprozess automatisiert werden.

Im konkreten Fall fertigt die KE Elektronik am Hauptsitz in Kressberg ein Hybridbauteil, welches als Teil der elektronischen Steuerung in einer Getriebeapplikation im Automobil zum Einsatz kommt. Die KE Elektronik beschäftigt weltweit mehr als 3250 Mitarbeiter und ist Tochter der amerikanischen Amphenol Corporation, einem weltweit führenden Hersteller von Steckverbindern. Durch diese Konstellation bietet KE Elektronik die Kreativität und Flexibilität eines Mittelständischen Unternehmens, ohne dabei auf die Wachstumschancen eines weltweit agierenden Konzerns verzichten zu müssen. Neben der Kunststofftechnik liegen die Kernkompetenzen in der Leitungsbearbeitung sowie Aufbau- und Verbindungstechnik. KE Elektronik beliefert direkt die führenden Tier1-Zulieferer für Elektrik und Elektronik aus dem Märkten Automotive und Luftfahrt, deren Systeme weltweit an nahezu alle Fahrzeug- und Flugzeughersteller geliefert werden.

Entwickelt und realisiert wurde die Automation als Turnkey-System von der EGS Automatisierungstechnik GmbH aus Donaueschingen mit der Erfahrung von mehr als 1400 installierten Industrierobotern bis zum Zeitpunkt der Inbetriebnahme der Anlage in 2017.

Umspritzt wird ein Kontaktsatz, bestehend aus acht Pins, die vor dem Spritzgießvorgang noch mittels eines Verbindungssteges auf Abstand und Position gehalten werden. Dieser Kontaktsatz wird vom Coil abgewickelt, von einer Stanze gebogen, ausgestanzt und im Stanzwerkzeug zur Abholung bereitgestellt. Abgeholt werden die Stanzteile von einem Epson Scara-Roboter LS6, mit einer Reichweite von 600mm und 6kg Traglast. Um die filigranen und empfindlichen Teile wiederholgenau und prozesssicher zu entnehmen und weiterzuverarbeiten, ist der Roboter mit einem werkstückspezifischen Greifwerkzeug ausgerüstet.

Da das Spritzgießwerkzeug vier Kavitäten besitzt, ist zunächst die Bereitstellung von vier Einlegeteilen im Kavitätenabstand erforderlich. Aus Qualitätsgründen ist vor dem Umspritzen das Reinigen der Kontaktsätze erforderlich. Dies geschieht mittels verwirbelter, ionisierter Luft, in der die Kontaktsätze von Verunreinigungen, insbesondere von Stanzflitter, befreit werden. Der Scara-Roboter hält die Kontaktsätze nach dem Abholen aus dem Stanzwerkzeug zunächst in den Reinigungsluftstrom, bevor er sie nacheinander auf eine vierfach-Bereitstellungsstation setzt, wo sie bereits im richtigen Kavitätenabstand des Spritzgießwerkzeuges bereitgestellt werden.

Von dort werden sie vom Hauptroboter, einem Yaskawa MH24 Sechsachser mit 24kg Traglast und 1730mm Reichweite, abgeholt. Dieser ist mit einem speziellen Doppel-vierfach-Greifwerkzeug ausgerüstet. Auf jeder Funktionsseite des Greifwerkzeuges sind vier Greifelemente –ebenfalls im Kavitätenabstand- angeordnet, ein Quartett für die Einlegeteile, das zweite für die Fertigteile. Wenn der aktuelle Spritzgießzyklus beendet ist und die Spritzgießmaschine (SGM) das Werkzeug geöffnet hat, fährt der Hauptroboter in das Werkzeug, entnimmt zunächst die vier Fertigteile, um danach die vier vorbereiteten Kontaktsätze einzulegen. Dabei wird der Greifer über Zentrierbolzen, die am Werkzeug andocken, zentriert und somit die erforderliche Einlegegenauigkeit sichergestellt. Die Einlegeteile werden in der SGM mit elektrischen Kernzügen auf Position gehalten, die dann beim Einspritzen des Kunststoffes in das Werkzeug zurückgefahren werden.

Mit den gespritzten Teilen im Greifwerkzeug fährt der Roboter aus dem Werkzeug und legt sie auf eine weitere Stanzeinheit ab, in der dann mit einem Hub die Verbindungsstege der vier Teile, die die Kontaktsätze vor dem Umspritzen auf Position gehalten haben, abgetrennt werden.

Die nachfolgenden Prozessschritte erfolgen wieder für jedes Fertigteil einzeln, so dass dafür nur ein Viertel der Gesamtzykluszeit der Anlagezur Verfügung steht. Daher werden die nachfolgenden Prozessschritte auf einem Rundtakttisch mit mehreren Stationen abgearbeitet. Von der Verbindungsstegstanze werden die Teile von einem kleinen Sechsachsroboter, einem Yaskawa MH5LSII mit 5kg Traglast und 895mm Reichweite, einzeln abgeholt und in eine Wendeeinheit eingesetzt, die sie gewendet in die erste Station des Rundtaktisches einlegt.

In der zweiten Station durchläuft das Teil eine kombinierte Isolations- und Durchgangsprüfung. Mittels Hochspannung wird geprüft, ob es zwischen den einzelnen Kontaktbahnen keinen Kurzschluss gibt. In einer Widerstandsprüfung wird die elektrische Leitfähigkeit der einzelnen Leiterbahnen sichergestellt. In der dritten Station werden die Positionen und Ausrichtungen der herausstehenden Pins der Leiterbahnen geprüft. Die Pins ragen 7,5mm aus dem Bauteil heraus. Mittels einer optischen Taumelkreisprüfung durch ein hochpräzises optisches Messsystem wird auf eine Genauigkeit von +/-0,2mm geprüft. In der vierten Station erfolgt die Kennzeichnung der Bauteile mittels Laser. Nur Teile, die die vorherigen beiden Prüfungen bestanden haben, werden mit einem DataMatrix-Code  (DMC) versehen. Teile mit negativem Prüfergebnis erhalten keine Kennzeichnung. Die Markierung wird durch Farbumschlag am Material durch die Hitze des Laserstrahls erzeugt. Ein entsprechendes Sicherheitsschott schirmt den Laser von der Außenwelt ab, während er das Teil markiert. Der aufgebrachte DMC enthält eine Seriennummer, aus der im internen MES (Manufacturing Execution System) Daten wie Spritzparameter, Stanzbandcharge, Materialcharge sowie die Ergebnisse der vorangegangenen Prüfungen ermittelt werden können. In der fünften Station wird der zuvor aufgebrachte DataMatrix-Code mittels eines Kamerasystems gegengelesen, die Lesbarkeit klassifiziert und die korrekte Position des Codes auf dem Bauteil kontrolliert.

Aus der sechsten Station entnimmt ein weiterer kleiner Sechsachsroboter, ebenfalls ein Yaskawa MH5LSII, die fertigen Bauteile. Teile, die eine der Prüfungen nicht bestanden haben, werden in eine spezielle niO-Ablage gelegt, Gutteile werden nochmals mittels verwirbelter, ionisierter Luft gereinigt und danach in die Kundenverpackungen abgelegt. Dabei handelt es sich um stapelfähige Werkstückträger aus tiefgezogenem Kunststoff im Format 400x600mm. Wenn der Anlagenbediener ein SPC-Teil (Statistical Process Control) angefordert hat, gibt der Roboter ein Gutteil über eine spezielle SPC-Ausgabe aus.

Die Kundenverpackungen mit den Fertigteilen werden in einem SUMO Ecoplex2 Palettiersystem aus der Standard-Automations-Familie von EGS palettiert. Das System ist in der Variante mit Bändern ausgeführt, was einer Autonomie von fünf Werkstückträgerstapeln, mit jeweils 21 Werkstückträgern entspricht, von denen jeder 32 Teile fasst. Zeitlich bedeutet das eine Fertigteilautonomie von fast fünf Stunden. In diesen Kundenverpackungen werden die Bauteile zunächst in andere Standorte von KE Elektronik zur Weiterverarbeitung verschickt. Hier werden in weiteren Schritten noch Kabel angeschweißt bzw. angelötet, die Litzenführungen montiert, die Bauteile heißverstemmt und ein Spanschutz montiert, bevor sie an den Kunden geliefert werden.

Der Online-Shop bietet die Kategorien Roboter, Systeme, Roboterperipherie, Ersatzteile, Verschleißteile und Vorführgeräte.

Angeboten werden bei den Robotern die Einstiegsgeräte sowie Demo- und Vorführgeräte zu sehr attraktiven Preisen.

Bei den Systemen finden sich standardisierte Komplettlösungen, auch hier gibt es Vorführ- und Gebrauchtgeräte.

Bei der Peripherie werden viele Komponenten rund um den Roboter angeboten wie Sockel, Kalibriertools, Programmierhandgeräte, Greifwerkzeug und Greiferflansche oder Werkstückträger.

Bei den Ersatz- und Verschleißteilen gibt es Pufferbatterien, Roboter- und Teachboxkabel und Sicherungen und Stecker.

Generell sind die Lieferzeiten mit dem aktuellen Lagerbestand abgeglichen. Das bedeutet ein als "kurzfristig lieferbar" beschriebener Artikel ist auch wirklich am Lager und damit schnell verfügbar.

Magnesium ist das Leichtbaumetall mit der niedrigsten Dichte, die bei rund einem Viertel der Dichte von Stahl und rund 35% unter der von Aluminium liegt. Wenn man in der Fachliteratur nachschlägt, erfährt man, dass niedrige Zerspankräfte bei der Bearbeitung charakteristisch sind, was wiederum einen geringen Werkzeugverschleiß zur Folge hat. Abgebildet auf die Automation eines Zerspanungsprozesses bedeutet das sehr hohe Anforderungen an die Zuverlässigkeit und technische Verfügbarkeit der Automation sowie an die Werkstückautonomie. Auf den Punkt gebracht: Die Anlage muss lange zuverlässig und ohne Störung laufen und dabei einen großen Werkstückpuffer für Roh- und Fertigteile bieten, der einerseits jederzeit nachgefüllt und entleert werden kann, aber auch ausreichend Kapazität bieten muss um ohne Bedienereingriff eine Nacht oder ein Wochenende durchzulaufen. Im konkreten Fall erfolgt die Bearbeitung der beiden Werkstückseiten nacheinander auf zwei Maschinen, auf dem ersten Bearbeitungszentrum vierfach, auf der zweiten Maschine einzeln. Gleichzeitig soll der Bearbeitungsraum der Maschinen für Rüstvorgänge und Anlaufteile händisch zugänglich sein. Als Zusatzprozess soll die Kennzeichnung der Werkstücke nach erfolgter Bearbeitung mit einem Data Matrix Code in den Automatisierungsablauf integriert werden.

Die Firma Schwab CNC Metallbearbeitung fertigt seit dem Jahr 2010 hochqualitative Fräs- und Drehteile für diverse Branchen. Bei dem Werkstück "Actuator Housing" handelt es sich um ein Gehäusebauteil aus Magnesium für Lenkgetriebe von Kraftfahrzeugen, das bereits seit längerer Zeit im Hause Schwab bearbeitet wird. Eine kräftige Stückzahlerhöhung der Abrufe, die eine Jahresausbringung von bis zu 250.000 Teilen erfordern, war der wesentliche Grund für eine Automatisierung der Bearbeitung der Teile. Da das Unternehmen auch mit dem Fachkräftemangel zu kämpfen hat, werden die Mitarbeiter, die bisher den Prozess händisch bedient haben, für andere Tätigkeiten frei, wo sie dringend gebraucht werden.

Ausgangspunkt für den Automatisierungsprozess war ein vorhandenes Bearbeitungszentrum Brother Speedio S1000, in dem eine Seite der Werkstücke in eine 4fach-Aufspannung bearbeitet werden. Die vorhandene Spannvorrichtung, in die die Bauteile bisher händisch eingelegt wurden, sollte mit möglichst wenigen Modifikationen automatisch bestückt werden. Die Bearbeitungszeit und der Werkstückwechsel liegen in Summe bei circa sechs Minuten für vier Teile, was auch die taktzeitbestimmende Vorgabe für die Automation war. An der Maschine wurde eine seitliche Beladeluke nachgerüstet, die sowohl in den Sicherheitskreis der Maschine als auch in den Sicherheitskreis der Roboterzelle eingebunden wurde. Bei der Auswahl des passenden Roboters spielte die erforderliche Reichweite eine entscheidende Rolle. Um alle Positionen auf der Vorrichtung zu erreichen, muss der Roboter relativ weit in die Maschine eintauchen.

Die zweite wichtige Vorgabe war die Autonomie der Automationsanlage. Die Anlage sollte möglichst 12 Fertigungsstunden autonom fertigen können. Dafür muss eine Speicherkapazität für 480 Rohteile und 480 Fertigteile vorhanden sein. Die Bauteilabmessung des geometrisch komplexen Werkstücks betragen grob 145x135x50mm, das Gewicht liegt bei rund 200 Gramm. Für diese voluminöse Teilebevorratung und Bereitstellung wurde der SUMO Ecoplex2 von EGS eingesetzt. Es handelt sich dabei um ein Palettiersystem für Werkstückträger bis zu einer Größe von 600x400mm. Die Werkstückträger werden gestapelt bevorratet, depalettiert dem Roboter zur Teileentnahme zur Verfügung gestellt und nach Befüllung mit Fertigteilen zurück palettiert. In der verwendeten speziellen Ausführung mit Zu- und Abführbändern beträgt die Kapazität sechs Werkstückträgerstapel für Roh- und Fertigteile. Diese große Autonomie ist durch eine spezielle, verstärkte Bandausführung möglich. Als Werkstückträger wurden handelsübliche, automatisierungsgerechte und stapelfähige Kunststoffbehälter ausgewählt. Die werkstückspezifischen Inlays, in denen die Bauteile exakt positioniert aufgenommen werden, wurden von EGS konstruiert und von Schwab mit den eigenen Fertigungskapazitäten hergestellt. Die richtige Gestaltung von Werkstückträgern ist für die Zuverlässigkeit der späteren Automation elementar und gehört daher in die Verantwortung eines Spezialisten.

Eine ebenfalls wichtige Kernkomponente ist die Greiftechnik. Beim Engineering und der Fertigung der eigentlichen Greiferfinger, sowie der geometrisch optimalen Positionierung der Greifmodule an der Roboterhand im Hinblick auf genaue Positionierung, sicheren Griff und optimale Zugänglichkeit in allen Greifpositionen kommt die langjährige Erfahrung von EGS zur Geltung.  Die zweite Seite der Werkstücke wird in einer zweiten Maschine bearbeitet, einer Brother Speedio S700. Auch hier erfolgt die automatische Beladung seitlich durch eine spezielle Beladeluke. Die Bearbeitung der zweiten Seite ist weitaus weniger umfangreich und dauert daher deutlich kürzer und erfolgt hier einzeln. Da die erste Maschine für den Anlagentakt bestimmen ist, müssen aus dieser immer direkt nach Bearbeitungsende die vier bearbeiteten Werkstücke entnommen und vier neue Rohteile eingelegt werden. Zur Zwischenablage für die Halbfertigteile dient eine kombinierte Ablage- und Wendestation mit vier Werkstückaufnahmen. Hier legt der Roboter die Bauteile auf und holt sie gewendet zur Beladung der zweiten Maschine wieder ab. In beiden Maschinen werden die Bauteile nach der Bearbeitung und vor dem Entnehmen mittels einer Blasdüse, die am Roboterwerkzeug angebracht ist, weitestgehend vom Kühlschmiermittel befreit, um eine unnötige Verschleppung zu vermeiden.

Nach erfolgter Bearbeitung muss auf jedem Bauteil noch ein Datamatrix Code aufgebracht werden. Als Anlagenhersteller ist EGS Automatisierungstechnik für die Einhaltung der Lasersicherheit verantwortlich. Dies wird durch entsprechende Schutzeinrichtung am Greifwerkzeug realisiert sowie entsprechender Sensorik, die sicher überwacht, dass der Laser nur arbeiten kann, wenn die Schutzabschrankung den Kennzeichnungsbereich sicher abdeckt. Während der Beschriftung wird das Werkstück vom Roboter sicher und genau in Position gehalten, die entstehenden Dämpfe werden abgesaugt. Der aufgebrachte Code enthält die Information zum Fertigungsdatum sowie eine fortlaufende Nummer. Nach erfolgter Kennzeichnung legt der Roboter das Fertigteil zurück in einen Werkstückträger, der im Palettiersystem SUMO Ecoplex2 auf einen Fertigteilstapel abpalettiert wird und dort vom Bedienpersonal je nach Verfügbarkeit entnommen werden kann. Die Werkstückträgerstapel der Roh- und Fertigteile werden an einer Bedienseite der Anlage aufgestellt und entnommen. Es besteht die Möglichkeit diese an anderer Stelle vorzubereiten und von einem speziellen Wagen ergonomisch auf das Band überzuschieben. Die Anlage läuft grundsätzlich bis zu 12 Stunden autark, es können aber auch jederzeit zwischendurch vorhandene Fertigteile entnommen oder neue Rohteile eingebracht werden.

Im Wesentlichen kann man die Beweggründe für eine Automatisierung in die vier folgenden Aspekte zusammenfassen:

>>Humanisierung

>>Sicherstellung bzw. Verbesserung der Produkt-Qualität

>>Rationalisierung bzw. Einsparung: Einsparung von Personalkosten, bessere Auslastung von Fertigungseinrichtungen

>>Ersatz von alten Fertigungseinrichtungen zur Sicherstellung der Lieferfähigkeit

Widmen wir uns zunächst dem erstgenannten Automatisierungsmotiv, der Humanisierung. Dabei werden Arbeiten und Prozesse automatisiert, die zuvor von Menschen ausgeführt worden sind, die jedoch zu körperlichen und oder gesundheitlichen Belastungen für die Arbeiter führen. Zunächst fallen einem dabei Tätigkeiten ein, die unter rauhen Bedingungen ausgeführt werden, z.B. Arbeiten in großer Hitze oder Kälte. Beispielhaft dafür kann man hier Aufgaben in der Gießereiindustrie oder Kommissionier- oder Palettierarbeiten in Kühlräumen anführen.

Ein anderes Beispiel sind Arbeiten, bei denen der Werker teilweise oder regelmäßig mit gesundheitsbeeinträchtigenden Medien in Kontakt kommt. Ein Beispiel hierfür ist z.B. das Lackieren und die dabei freigesetzten Lösungsmittel, mit denen der Lackierer in Kontakt kommt bzw. gegen die er sich durch Schutzausrüstung schützen muss, was wiederum eine Belastung darstellt.

Aber auch in der Materialhandhabung addieren sich die Gewichte der Werkstücke über die Dauer. Ein Werker, der z.B. Werkstücke mit 2kg Gewicht in eine Maschine einlegt und nach der Bearbeitung entnimmt und palettiert oder verpackt, hat bei einer Taktzeit von 20 Sekunden am Ende seiner Achtstundenschicht fast sechs Tonnen Material bewegt.

Für alle diese beispielhaft genannten Tätigkeiten gibt es -teils spezielle- Roboter, mit denen die Aufgaben automatisiert werden können. Die Werker werden dadurch von den gesundheitsbelastenden Aufgaben befreit. Für den Einsatz in Gießereien gibt es spezielle Ausführungen, ebenso für das Lackieren sowie für die Arbeit in Kühlräumen. Für die Materialhandhabung werden in der Regel Standardroboter verwendet.

Wenn die Sicherstellung bzw. die Verbesserung der Produktqualität das Motiv für eine Automatisierung darstellt geht es in der Regel darum, entweder einen Prozess zu automatisieren oder die nachfolgende Kontrolle oder beides.

Wenn der Prozess selbst automatisiert wird, um die Qualität zu verbessern oder zu erhalten, geht es um reproduzierbare Ergebnisse gleichbleibender, möglichst hoher Qualität. Klassische Beispiele dafür sind Schweißaufgaben oder Klebe- bzw. Dichtmittelauftrag, bei denen eine Maschine bzw. ein Roboter in der Lage ist, sowohl optisch als auch qualitativ, besser Verbindungsnähte herzustellen. Der Vorteil der Maschine liegt dabei in der gleichbleibenden und genauen Bewegungsgeschwindigkeit bei gleichzeitiger situationsabhängiger Regelung der Prozessparameter wie z.B. Drahtvorschub, Schweißstrom, Durchflussmenge o.ä..

Ebenso ist eine Maschine zuverlässiger wenn es z.B. darum geht bei einer monotonen Abfolge von Montageschritten keinen zu vergessen, so dass z.B. bei der Montage eines sicherheitsrelevanten Bauteils keine Befestigungen oder Sicherungen vergessen werden.

Wenn die nachfolgende Kontrolle eines Fertigungsergebnisses automatisiert wird, spielen meist die gleichen Beweggründe eine Rolle. Die immer wiederkehrende, monotone visuelle, haptische o.ä. Kontrolle von Werkstücken ermüdet den Menschen und es kann nicht zu 100% sichergestellt werden, dass nicht versehentlich ein Ausschussteil die Kontrolle passiert. Dies wiederum kann je nach Anforderungen an das Erzeugnis im günstigsten Fall zu Reklamationen, im ungünstigsten Fall zu Bandstillstand beim Kunden oder noch schlimmer zu Rückrufaktionen oder gar Schaden an Leib und Leben führen, wenn es sicherheitsrelevant ist. In solchen Fällen wird das Kontroll- und Prüfergebnis in der Regel auch protokolliert und gespeichert, so dass im Falle eines Ausfalles oder Problemss auf diese Daten zurückgegriffen werden kann.

Einer der häufigsten Beweggründe für eine Automatisierung ist die Rationalisierung bzw. Einsparung von Personal und Kosten sowie die bessere Auslastung von bestehenden Fertigungseinrichtungen.

Wenden wir uns zunächst dem Thema Rationalisierung/Einsparung zu. Wie eingangs erwähnt wollen wir dabei die politischen, sozialen und ethischen Aspekte außen vor lassen, diese werden aktuell in zahlreichen Berichten und Abhandlungen zur Digitalisierung von unterschiedlichen Standpunkten aus ausführlich beleuchtet. Fakt ist, dass es in einem Hochlohnland wie Deutschland schon immer Bedarf dafür gab und auch geben wird.

Dabei geht es zumeist um die Einsparung eines wesentlichen Kostenfaktors in der Produktion, der Lohnkosten. Diese sind im Vergleich zu den Kosten einer einmaligen Anschaffung einer Automation, zusammen mit deren laufenden Kosten (im Wesentlichen Energie und Wartung) umso höher, in je mehr Schichten gearbeitet wird.

In der Regel kann auch die Automation nicht gänzlich ohne Bediener auskommen, z.B. zum Einbringen von Rohmaterial bzw. Entnehmen von Fertigmaterial, zyklischen menschlichen Qualitätskontrollen zur Sicherstellung der Qualität des Ergebnisses, Reaktion auf Fehlerereignisse oder ähnlichem.

Natürlich müssen bei einer Wirtschaftlichkeitsbetrachtung auch weitere Faktoren wie Finanzierung, Abschreibung, Ersatzkosten am Ende der erwarteten Lebensdauer usw. berücksichtigt werden. Ebenso spielt unter Umständen zusätzlicher Bedarf an Produktionsfläche o.ä. Faktoren eine Rolle.

Unsere Kunden verwenden dazu die unterschiedlichsten Berechnungsgrundlagen. Allen gemein ist, dass am Ende die Summe der Kosten für eine Automation, den laufenden Lohnkosten (Gehalt inkl. Sozialleistungen, die der Arbeitgeber zu tragen hat) gegenübergestellt wird und daraus eine Amortisationsdauer ermittelt wird: Die Kosten für die Anschaffung und Inbetriebnahme der Automation geteilt durch die jährlichen Gesamtlohnkosten.

Das Ergebnis muss dann vom Kunden nach seinen Bedürfnissen individuell interpretiert werden. Meist gelten Werte von weniger als 2 Jahren Amortisationsdauer als gut, das ist jedoch von Kunde zu Kunde verschieden und hängt z.B. von der Auftragslage und Planungssicherheit des Kunden ab.

Ein anderer Ansatzpunkt, bei dem es aber ebenfalls um Kostenersparnis bzw. Effizienzoptimierung geht, ist die Automation zur besseren Auslastung von bestehenden Fertigungseinrichtungen. Das klassische Beispiel für diesen Fall ist die Implementierung einer zusätzlichen mannlosen Schicht nach Feierabend der Belegschaft an einer ohnehin vorhandenen Fertigungsanlage bzw. Maschine. Zum Arbeitsende wird die Automation vorbereitet und gestartet und produziert dann ohne Betreuung durch Mitarbeiter in einer sogenannten Geisterschicht. Die Rechnung ist klar und einfach: die Fertigungsmaschine ist bezahlt und wird so besser ausgelastet...

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