Elektrische Portalachsen oder Roboter?

Scara- und Industrieroboter können (fast) alles – Portalroboter aus standardisierten, elektrisch angetriebenen Linearmodulen können manches sogar besser. Den Beweis dafür liefert ein Praxisbeispiel aus der automatisierten Montage- und Prüftechnik.

Selbst bei anspruchsvollen Handling- und Positionieraufgaben sind schnelle Scara- oder hochflexible Industrieroboter nicht immer die optimale Lösung. Als technische und wirtschaftliche Alternative bietet sich die Kombination aus elektrischen Portalachsen und elektrischen Z-Achsen an. Auch das Unternehmen Borg Warner Beru Systems in Ludwigsburg, das als international agierende Unternehmensgruppe Zündkerzen, Zündkerzenstecker, Zündleitungen, Stabzündspulen, Zündungsteile, Zündspulen-Module, Glühkerzen, Diesel-Sofortstarter und Lambda-Sonden sowie Sensoren, Innenraumheizer und Reifendruckkontrollsysteme herstellt, sucht immer wieder nach Rationalisierungs-Potenzialen, wenn es um Konstruktion und Aufbau von Produktions-, Montage- und Prüfeinrichtungen geht.

Wichtig sind höchste Leistungsfähigkeit, technische Verfügbarkeit und lange Gebrauchs- und Lebensdauer – die Anlagen und Systeme arbeiten oft mehrschichtig, Ausfälle darf es keine geben.

Folglich fällt bei der Auswahl zugekaufter Komponenten besonderes Augenmerk auf Leistungsfähigkeit, Qualität und Kosten sowie auf Vereinfachung durch Standardisierung. Für die Handlingmodule ist Afag Hauslieferant bei Beru; das Unternehmen setzt pneumatische und elektrische Handling- und Greifermodule aller Größen ein.

Je nach Aufgabenstellung kommen einzelne Module oder komplette Mehrachsen-Systeme zum Einsatz. Sie werden von Afag als montage- und anschlussfertige sowie ausgetestete Einheiten samt Energieleitungen, Controller und Steuerung geliefert und von Beru selbst installiert. So zuletzt auch mehrere Portalmodule PME und Spindelausleger SA, die in Kombination als Längsachse X und Hub-/Senkachse Z in einer vollautomatischen Prüfanlage für Steuergeräte eines innovativen Reifendruckkontrollsystems das gesamte Teilehandling übernehmen.

Beru hat hier eine automatische Prüfanlage entwickelt, die noch manuell bestückt wird. Danach erfolgen alle Transport-, Handling- und Umsetzbewegungen mit dem Afag-Portalhandlingsystem. Bei der Prüfung verschiedener Optionen wie Rundtaktsystem, Scararoboter, Industrieroboter und Lineartransfersystem stellte Beru fest, dass die Roboter zu langsam waren und viel Platz benötigten. Deshalb entschied sich das Untenehmen für eine Anlage mit zwei parallel angeordneten Linearstrecken, wobei die einzelnen Prüf-, Funktions- und Beschriftungsstationen durch zwei ebenfalls parallel angeordnete Portal-Handlingsysteme von Afag beschickt beziehungsweise entsorgt werden. Die Portalhandlingsysteme sind mit Universalgreifern ausgerüstet und können die aktuell zwei Produktvarianten flexibel handhaben.

Schneller und günstiger

Die Portalhandlingsysteme bestehen jeweils aus einem elektrischen Portalmodul PME (X- beziehungsweise Längsachse) sowie zwei am Verfahrwagen nebeneinander montierten elektrischen Spindelauslegern SA (Z-Achsen), die wechselseitig die Prüflinge in der jeweiligen Station aufnehmen oder einsetzen. Dazu verfährt das Portalmodul schnell und positionsgenau um den Abstand zwischen den beiden Spindelauslegern, die dann zum Aufnehmen oder Entnehmen der Prüflinge schnell nach unten und oben fahren. Diese Bewegungen laufen zeit- und wegoptimiert synchron und damit sehr schnell ab, so dass sich unproduktive Nebenzeiten ausschließlich auf den Wechsel der Prüflinge beschränken. Die lineare Anordnung und Ausrichtung der Stationen nach außen ermöglicht eine bessere Zugänglichkeit als Rundtaktmaschinen.

Da für die Taktfolge die längste Prüfzeit mit rund 25 Sekunden maßgebend ist, haben die beiden X-Z-Portalhandlingsysteme (zwei elektrische Portalachsen plus zwei mal zwei = vier elektrische Spindelausleger) in den beiden parallel aufgebauten Prüfstrecken stets genug Zeit und sogar noch Reserven. In den Prüfstrecken gibt es insgesamt 16 Stationen, davon sechs Prüf-, eine Laserbeschriftungs- und eine Etikettierstation sowie diverse Servicestationen zum Zuführen oder Beschicken sowie zum Austragen von Schlechtteilen. Die beiden X-Z-Portalhandlingsysteme sind für das gesamte Handling und den Transport der Prüflinge verantwortlich.Beru arbeitet schon seit mehr als 20 Jahren mit Afag-Modulen. Hohe Leistungen bei Teileausbringung, Langzeitgenauigkeit, Robustheit, Lebensdauer und Service sind wesentliche Anforderungsparameter.

Pro Jahr fertigt, kontrolliert und gekennzeichnet Beru im Dreischichtbetrieb zwischen 300.000 und 500.000 Steuergeräte für die Reifendruckkontrolle. Mittlerweile ist eine zweite Anlage zur Prüfung von Steuergeräten für das Diesel-Schnellstart-System entstanden.