Montage

Von Puffern und Zonen

Der Drang nach Effizienz und intelligenten Systemlösungen bleibt ungebrochen. Speziell dafür bietet Deprag Schulz entsprechende Optionen, um Montagesysteme mit hoher Rentabilität zu realisieren.

21. Februar 2019
Von Puffern und Zonen
Der Vibrationswendelförderer Eacy Feed besitzt ein effizientes Antriebskonzept. (Bild: Deprag Schulz GmbH u. Co.)

Schon Henry Ford hatte intelligente und effiziente Ideen, um seine Produktion so wirtschaftlich wie möglich zu gestalten. So produzierte sein Unternehmen zehn Jahre lang nur schwarze Karosserieteile oder verpflichtete Zulieferer zu maßgenauen Versandkisten aus Holz, deren Bretter anschließend für den Fahrzeugbau genutzt wurden. Solche Maßnahmen sind heute zwar nicht mehr zeitgemäß, doch der Drang nach Effizienz und intelligenten Systemlösungen bleibt weiterhin ungebrochen.

Das Jahr 1908 war sowohl für den motorisierten Personenverkehr als auch für die industrielle Montage eines der historisch bedeutendsten Jahre. Die Ford Motor Company brachte mit dem Modell T erstmals ein Automobil auf den Markt, das in großen Stückzahlen zu einem bezahlbaren Preis gefertigt werden konnte. Damit war das Zeitalter des massentauglichen Individualverkehrs geboren. Durch die erstmalige Fließmontage wurde zudem der Startschuss für die industrielle Serienproduktion im Automobilbau gelegt. Die voranschreitende Rationalisierung schaffte es, dass die Montage zunehmend effizient genug wurde, um später bereits bis zu 9.000 Autos täglich zu produzieren.

Trotz enormer Leistungssteigerung ist das Grundprinzip für manuelle Montagearbeiten im Wesentlichen erhalten geblieben. Erst die zunehmende Automatisierung und Digitalisierung hat die Produktmontage revolutionär beeinflusst. Vollautomatische Anlagen werden heute dank intelligenter, Industrie-4.0-fähiger Hard- und Softwarekomponenten ferngesteuert betrieben und sind mit korrelierenden Systemen, etwa aus der Zuführtechnik, vernetzt. So befördert zum Beispiel ein Band das Bauteil in die Montageanlage. Es wird positioniert, während gleichzeitig ein Zuführsystem bereits Verbindungselemente wie Schrauben oder Muttern lagerichtig sortiert, vereinzelt und direkt in das Schraubwerkzeug einspeist. Relevanzänderungen von aktuellen und künftigen Einflüssen oder neue Anforderungen zwingen die Branche dennoch unaufhörlich zu weiterem Fortschritt. Einer dieser mittlerweile relevanten Gesichtspunkte ist die voranschreitende Miniaturisierung.

Arbeiten im Reinraum

Moderne Prozessoren mit wenigen Quadratmillimetern Größe gilt es, heute mit mehreren Milliarden Transistoren zu bestücken. Bei solch kleinen Strukturen im Nanometerbereich wirken die meisten Schmutzpartikel vergleichsweise riesig und können, je nach Anwendung, eine bedeutende Gefahr darstellen. Zum Beispiel können bei elektronischen Baugruppen bereits kleinste leitfähige Partikel zu Kurzschlüssen führen. Der Einsatz neuer, leistungsstärkerer Materialien verstärkt diesen Effekt zusätzlich, da ausgerechnet die Partikel von Werkstoffen, wie kohlefaserverstärkte Kunststoffe, leitfähig sind. Unter anderem deshalb nimmt die Bedeutung der Technischen Sauberkeit im Zuge der Miniaturisierung zu.

Im Bereich der automatisierten Schraub- und Zuführtechnik gehört Deprag Schulz aus Amberg eigenen Angaben zufolge zu den marktführenden Unternehmen. Der fortwährende Drang nach Evolution und Innovation, verbunden mit der Entwicklung intelligenter und effizienter Systemlösungen, sei das Rezept für den langfristigen Erfolg. So hat das Unternehmen für die Anforderungen der Technischen Sauberkeit in der Zuführtechnik das durchgängige Cleanfeed-Konzept mit spezifischen Komponenten entwickelt. Es besteht unter anderem aus Elementen zur abriebarmen Teilezuführung, um das Entstehen schädlicher Partikel bereits von vornherein zu minimieren.

Abriebarme Hubschienenförderer sortieren, vereinzeln und befördern Verbindungselemente beispielsweise besonders schonend. Dabei ermittelt das Gerät die Anzahl der notwendigen Hubbewegungen dank Sensorsteuerung automatisch, da jede überflüssige Hubbewegung auch unerwünschten Abrieb verursachen kann. Darüber hinaus helfen Bandbunker die Anzahl der Verbindungselemente im Zuführsystem stets niedrig zu halten, weil weniger Schrauben auch weniger Verunreinigungen erzeugen. Da die Partikelentstehung trotzdem nicht ausgeschlossen werden kann, sind Absaugsysteme eine effektive Möglichkeit, um Sauberraumbedingungen zu erreichen. Der Particle Killer von Deprag saugt Schmutzpartikel bereits vor der Verschraubung gezielt ab und schleust diese über einen Filter aus.

Das SFM-V-Vakuumschraubmodul dagegen saugt den Restschmutz direkt beim Zustellen des Schraubers über zusätzliche Vakuumquellen ab. Neben Hardwareanpassungen wird die Partikelkontamination mittels intelligenter Steuerungsanpassungen reduziert, wie etwa eine Drehzahlverringerung während der Klingeneinführung in den Schraubenkopf. Dies resultiert in einer effizienteren Werkzeugbelastung.

Verbrauchsarmer Förderer

Über die gesamte Wertschöpfungskette hinweg war Effizienz seit jeher ein wichtiger Faktor für die Wirtschaftlichkeit von Montageanlagen. So bietet Deprag mit dem Vibrationswendelförderer Eacy Feed eigenen Angaben zufolge ein effizientes Antriebskonzept. Steuerung und Antrieb des verbrauchsarmen Förderers basieren auf einer Stromversorgung mit 24 V/DC. Dies ist ausreichend, um mittels Schwingmagneten den Fördertopf in seine periodische Schwingbewegung zu setzen und dabei eine Energieeinsparung von etwa 80 Prozent zu erreichen. Durch den Einsatz eines Weitspannungsnetzteils kann das Gerät weltweit ohne Umrüstung verwendet werden. Die Steuerung PFC100 ermöglicht darüber hinaus individuelle Einstellungen ohne zeitaufwendige, mechanische Eingriffe.

Wenn die Montage bis zu einem möglichst hohen Grad automatisiert werden soll, die Stückzahl aber keine vollautomatische Zuführung rechtfertigt, bieten sich Schraubengeber als günstige und kompakte Lösung an. Diese lassen sich mit wenigen Griffen auf die benötigte Schraubengröße umrüsten, fördern schonend, sind handgeführt und stationär einsetzbar und können dank der integrierten Steuerung völlig autark betrieben werden.

Das globale Marktgeschehen ist heute dynamischer denn je. Neue Produkte kommen in immer kürzeren Abständen auf den Markt oder die kapazitive Zukunft von Produkten ist nicht eindeutig planbar. So sind in der E-Mobilität mangelnde Erfahrungswerte und Unsicherheiten in der Stückzahlplanung allgegenwärtig. Dieser Umstand fordert möglichst flexible Lösungen mit geringer Reaktionszeit, wie es beispielsweise in hybriden Montagesystemen – durch Verketten von manuellen und automatisierten Prozessen – der Fall ist. So kann die Produktion durch Implementieren von intelligenten Handarbeitsplätzen nach Bedarf erweitert werden, ohne an Prozesssicherheit einzubüßen. Das System führt den Werker dabei Schritt für Schritt durch die Schraubaufgabe.

Dank der Sensortechnik aktiviert es für jede Schraubposition die richtigen Parameter, gibt Verbindungselemente frei, weist auf bevorstehende Aufgaben hin und wertet die Ergebnisse aus. Per Pick-and-Place-Verfahren greift der Werker schließlich die Verbindungselemente und bekommt punktgenau vorgegeben, an welcher Stelle geschraubt werden muss. Damit bleibt die Montage flexibel und dennoch prozesssicher.

Herausforderungen

Eine der größten Herausforderungen von hybriden Montagesystemen ist jedoch die Kopplung von Mensch und Maschine, die nicht konstant in gleicher Geschwindigkeit arbeiten. Die Lösung hierfür sind Pufferzonen, etwa durch intelligente Linearförderer. Mit ihnen können größere Distanzen überbrückt sowie der Teilestrom gesteuert werden. Je nach Bedarf stellen die Förderer Teilepuffer bereit oder ziehen den Teilestrom funktional auseinander.

Als weitere Maßnahme für hohe Flexibilität bietet sich das Nutzen modularer Anlagenkonzepte mit standardisierten Komponenten an. Deprag führt ein vollumfängliches Modulportfolio unter anderem aus sensorgesteuerten Schraubern, Zuführsystemen und Steuerungen aus einer Hand. Diese einzelnen Module sind bereits aufeinander abgestimmt und müssen nicht erst aufwendig aneinander angepasst werden. Damit reduziert sich der Individualaufwand pro Anlage auf ein Mindestmaß. Durch die Flexibilität lassen sich Montageanlagen zügig an die jeweilige Marktsituation anpassen. Man kann Planungsunsicherheiten entgegenwirken und auf gewünschte Anforderungen reagieren.

Montageanlagen sind komplexe, perfekt ineinandergreifende Systeme aus einer Vielzahl von Komponenten. Eine Systemstörung in der Zuführtechnik kann eine Verschiebung von großen Teilen der Wertschöpfungskette verursachen und so zu finanziellen und organisatorischen Schäden führen. Mit einem breit gefächerten Komponentenportfolio für verschiedenste Anforderungen biete man flexible und prozesssichere Optionen, um Montagesysteme mit hoher Rentabilität zu realisieren, so Deprag.

Erschienen in Ausgabe: 01/2019