Das ist wie beim Auto. Der eine nimmt die Option, der andere die Option, und wenn Sie bei BMW durch die Montagehallen gehen: Bis auf die Farbe schauen alle fast gleich aus. Aber es sind Hunderte oder Tausende Varianten und Kombinationen, wie letztlich das Fahrzeug und hier in unserem Fall der Roboter ausgeführt ist. Und das haben wir standardisiert.“ So beschreibt Walter Aumayr, Geschäftsbereichsleiter Automatisierung und Peripherie bei Engel, Schwertberg, Österreich, die unzähligen möglichen ­Varianten der Linearroboter, die im Roboterwerk in Dietach entstehen – und zwar nach Baugröße sortiert in einer der drei Montagebereiche. Dort gleicht kein Roboter dem Vorgänger oder Nachfolger. Denn die Anforderungen der Kunden, die die Roboter erfüllen müssen, unterscheiden sich ebenso.

Die Kunden wählen aus einem modularen Baukastensystem die Längen der Z-Achse, zum Beispiel beim Viper 120 aus acht Varianten, einen von drei Vertikalhüben und eventuell eine 90°-Klappachse; die dann servomotorisch oder pneumatisch ist. Oder aber der Kunde entscheidet sich für eine kundenspezifische Lösung außerhalb des Baukastens. Für eine 15 m lange Z-Achse beispielsweise. Außerdem kann er den Greifer für zwei Kavitäten oder für vier, acht, 16 und mehr Kavitäten bestellen. Dazu möchte er vielleicht mehrere Vakuumkreise oder eine Kombination mit Druckluftkreisen. Dann steht die Frage des Vakuumerzeugers an: Venturidüse oder Vakuumpumpe. Die Lackierung des Roboters kann der Kunde sich aussuchen, die Sprache der Dokumentation, die Sprache der Steuerung. Und das waren nur einige wenige Beispiele. Aumayr fasst scherzhaft zusammen: „Unsere Welt ist kompliziert.“

Am Ende bekommt der Kunde einen quasi-individuellen Linearroboter für seine Spritzgieß-Maschine. „Bei etwa 70 Prozent ist letztlich auch eine Kundenapplikation mit dabei“, fügt Aumayr hinzu. Meist handelt es sich dabei um einen Greifer oder die Schutzumhausung, die einen Ausschnitt für ein Förderband oder ähnliches erhält. Alles zusammen als Paket erhält der Kunde zehn bis zwölf Wochen nachdem er seine Bestellung aufgegeben hat. Und manchmal kommt es vor, dass der Auftraggeber kurz vor Produktionsbeginn noch Änderungswünsche hat. Beim Hersteller kommt dann eine Prozesskette in Gang, die alle beteiligten Systeme automatisch mit den für sie notwendigen Informationen versorgt.

Eins kommt zum anderen – vollautomatisch

Am Anfang steht der Verkäufer der Anlage – in 90 Prozent der Fälle werden die Roboter mit einer neuen Maschine bestellt. Er gibt die Rahmendaten und die gewünschten Komponenten sowie deren Eigenschaften in einen Konfigurator ein, der das gesamte Portfolio enthält und nötige Anbauten und Kombinationsmöglichkeiten anzeigt. Basisgröße ist immer die Maschine, auf die die Automatisierung ausgelegt wird. Sie gibt den groben Entscheidungsrahmen vor, ob ein Viper 6 mit 6 kg Traglast und vergleichsweise kleinen Hüben ausreicht oder einer der Riesen unter den Linearrobotern besser geeignet ist, die Viper 90 und 120 mit Achslängen von über 10 m, die ohne Probleme Müllcontainer mit 1.000 l Volumen entformen. In beiden Fällen gilt, je kleiner die Maschine, desto kleiner sind tendenziell die produzierten Teile, desto geringer kann also auch die Traglast des Linearroboters ausfallen.

Ist alles konfiguriert und die Anforderungen der Anwendung erfüllt, startet der Verkäufer den Auftrag, der automatisch in das Produktionssystem des Roboter-Werks im österreichischen Dietach gelangt. Dort erfolgt die sogenannte Stücklisten-Konfiguration ebenfalls vollautomatisch – auch wenn der jeweilige Bearbeiter stets ein Auge darauf hat. Dabei entsteht die Stückliste mit allen Komponenten, die der Auftrag enthält. Diese Liste ergänzt der Bearbeiter gegebenenfalls durch kundenspezifische Teile, einen speziellen Greiferkopf beispielsweise. Aus der Stückliste wiederum leitet das System den Elektroplan ab. Dieser kann sehr komplex sein.

Denn jede Entscheidung für eine Variante ergibt andere Anforderungen an den Schaltschrank und den Kabelstrang: Achslängen, zusätz­liche Pneumatik-Funktionen und eventuelle Drehachsen sowie die Maschinengröße, die Spannungsvariante des Ziellandes und Sicherheitsvorschriften wie CSA oder UL im nordamerikanischen Raum. Sind alle Anforderungen im Elektroplan berücksichtigt, erhält das Komponenten-Werk in Kaplice, Tschechien, den Auftrag, den Kabelbaum zu erstellen. Nach zwei Wochen kommt dieser an der Montagelinie an. Mit allen Nummerierungen, der benötigten Kabellänge und so weiter.

Zentimetergenau, wie er für diese Konfiguration des Roboters passt“, erläutert Aumayr. Ähnlich funktioniert es mit der Software. Denn „auch für die Software ist es ja ein Unterschied, welche Ausführungsvariante der Roboter hat, zum Beispiel welche Varianten an Dreh- und Schwenkachsen zur Anwendung kommen“, ergänzt Aumayr. Und damit die Maschinensteuerung alle Achsen dirigieren kann – sofern es ein integrierter Engel-Roboter ist – bekommt die Software-Abteilung des Herstellers die Daten und richtet die Programme der Steuerung entsprechend darauf aus.

Apropos Programme: die Grundrohre für die Linearachsen kauft der Hersteller zwar zu, die Fräsbearbeitung macht er aber selbst. Die dazu nötigen Programme erstellt das Produktionssystem ebenfalls automatisch. Der Maschinenbediener ruft das passende Programm zur jeweiligen Achse auf und die CNC-Maschine erledigt den Rest. Ebenso automatisch werden die Dokumentation – in den vom Kunden gewünschten Sprachen ­- Ersatzteil­listen, Prüflisten und das Lackierdatenblatt erstellt. Diese Automatismen setzen sich in der Montagehalle fort: Seit Sommer 2012 produziert das Roboterwerk in Dietach mittels sogenannter Fließmontage.

Montage im Vierviertel-Takt

Dabei montieren die Arbeiter die Roboter bis einschließlich der Viper 60 in zwei Linien in drei beziehungsweise sieben Takten je nach Größe des Modells. Auf diese Weise laufen auch verschiedene Robotermodelle auf derselben Linie. Das Timing ist dabei ein wesentlicher Faktor, damit das alles funktioniert. Denn alle Materialien für die jeweilige Variante müssen zum richtigen Zeitpunkt am richtigen Takt vorhanden sein. Kommt ein Kabelbaum zu früh, blockiert er die Montagearbeiten an den vorhergehenden Robotern. Kommt er zu spät, steht die Montagelinie still und alle Nachfolger warten. Darum legen automatisch erstellte Arbeitspläne fest, welcher Roboter sich wann in welcher Linie an welchem Takt befinden muss.

Diese Pläne berücksichtigen den unterschiedlichen Aufwand, einen Roboter zu montieren: einer mit sehr kurzen Achslängen und nur einer Drehachse benötigt wesentlich weniger Montagezeit als eine Variante, bei der jede Achse 10 m lang ist und drei rotatorische Achsen hat mit zusätzlichen Pneumatikkreisen. Zudem variiert die Länge der Takte je nach Größe: Die kleineren Typen werden in drei Takten á 4 Stunden gefertigt. Die größeren in sieben Takten á 2,6 Stunden. Darauf folgt die Inbetriebnahme, die dem Roboter Leben einhaucht. Seit dem Jahr 2012 ist die Arbeit auf diese Weise organisiert. Die Durchlaufzeiten haben sich seitdem auf ein Drittel verringert.

Dauerte die Montage eines Roboters vor 2012 noch 25 bis 30 Tage, steht er heute nach spätestens zehn Tagen verladebereit in der Versandabteilung. Aumayr ergänzt: „Bei den zehn Tagen sind noch Pufferzeiten dabei. Die reine Montage bis zur In­betriebnahme ist in gut drei Tagen durch.“ Dieser Geschwindigkeitsschub ermöglicht es, auf derselben Fläche wesentlich mehr Roboter zu fertigen.

Allerdings laufen nicht alle Roboter in der Linie. Ein Viertel bis ein Drittel ist so speziell, dass sie sich nicht in die Fließmontage integrieren lassen. Häufig ist das der Fall, wenn ein Kunde beispielsweise eine 15 m lange Z-Achse oder eine seltene Sonderausführung wünscht. Dazu benötigt die Entwicklungsabteilung mehr Zeit, was der Taktmontage entgegensteht. Aber auch die Dimensionen von manchen Komponenten, etwa sehr lange Achsen, ermöglichen keine sinnvolle Montage mehr in den Arbeitsräumen der Linien. Solche Roboter entstehen daher, wie die beiden größten Robotertypen Viper 90 und Viper 120, in Bodenmontage außerhalb der Linien.

1.500 Linearroboter produziert das Roboterwerk in Dietach jedes Jahr entweder in Fließ- oder in Bodenmontage. Ein Teil davon geht nicht direkt an Kunden, sondern an ein Unternehmen der Engel-Gruppe. „Die wiederum machen daraus in etwa 150, mal mehr mal weniger komplexe, Kundenzellen“, erläutert Aumayr. Dies geschieht am Stammsitz in Schwertberg oder in der Niederlassung in Hagen. An beiden Standorten beschäftigen sich rund 50 Mitarbeiter allein damit, mit den Komponenten der einzelnen Werke schlüsselfertige Automatisierungslösungen einzurichten. Damit ist das vermeintliche Ende der getakteten Montagelinie in Dietach häufig der Beginn der Automatisierungslösung eines Kunden.

 

Fakuma 2014: Halle/Stand A5/5204

 

 

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Über den Autor

David Löh ist Redakteur des Plastverarbeiter. david.loeh@huethig.de