Lichttechnik, Montagewerkzeuge, Zuführung

Die Jagd nach den Minuten



Durch das Optimieren seiner Montagelinie konnte der Lichttechnik-Hersteller Waldmann den Ausstoß einer Leuchtenserie um 15 Prozent steigern. Ergonomische Kleinschrauber sowie eine innovative Mutternzuführung trugen dazu bei.

Erfolgreiche Pilotphase: Eine automatische Mutterzuführung von Böllhoff hat sich bewährt und wird als Neuheit auf der Messe Motek präsentiert.

Produktivitätssteigerung – ein Begriff der elektrisiert. Landauf und landab sind die Unternehmen täglich auf der Jagd nach mehr Effizienz in der Fertigung. So auch der Hersteller für Lichttechnik Herbert Waldmann in Villingen-Schwenningen. Spezialisiert sind die Schwaben auf Beleuchtungen für Arbeitsplätze. Das Portfolio umfasst alle denkbaren Varianten von der Office-Stehleuchte mit neuster Pulse-Technologie über normgerechte Medizinleuchten bis hin zur wasserdichte LED-Industrieleuchten. Neben der Effizienz spielt auch die hohe Qualität eine tragende Rolle im Unternehmen. Wie gut sich diese Ziele vereinbaren lassen, zeigt ein Blick in die Fertigung der Schwaben. In den Bereich Montage wurde hierzu erst kürzlich investiert. „Wir haben in 18 dieser kleinen EBL-Niederspannungsschrauber von Atlas Copco Tools investiert, um damit eine doppelte Fertigungslinie für Maschinenrohrleuchten zu bestücken“, berichtet Volker Weinmann, Leiter der Automatisierungstechnik.

Schnelles und genaues Montieren hat hier System: An jeweils vier Stationen wird bei Waldmann spiegelbildlich montiert – mit den EBL sowie einem Tensor DL, einem der kompakten gesteuerten Elektroschrauber ebenfalls aus dem Hause Atlas Copco. Am ersten Arbeitsplatz steckt die Werkerin zunächst die Litze durchs Lampen-Lochblech und montiert Vorschaltgeräte mit dem Tensor DL auf das Blech; die dafür benötigten Muttern werden über eine Böllhoff-Zuführung eingeschossen. Links daneben, an Station zwei, werden die Leuchtenhalter mit einem EBL montiert. Einen Arbeitsplatz weiter die Leuchtmittel, und an der vierten Stelle wird das bestückte Blech in das Leuchtenrohr eingebaut. Eine vollautomatische Station prüft und beschriftet mittels Laser am Ende das fertige Produkt. Ein Förderband taktet das Werkstück von Station zu Station weiter, 25 Sekunden bis zwei Minuten dauert ein Durchlauf, je nach Modell.

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Durch das Optimieren seiner Montagelinie konnte der Lichttechnik-Hersteller Waldmann den Ausstoß einer Leuchtenserie um 15 Prozent steigern. Ergonomische Kleinschrauber sowie eine innovative Mutternzuführung trugen dazu bei.

Über den Arbeitsplätzen eins und zwei hängen daher je drei EBL-Niederspannungsschrauber, über Platz drei hängen zwei, und die vierte Station kommt mit einem aus. Für die niedrigeren Drehmomente setzt Waldmann auf den EBL 12, für die höheren auf den EBL 35. Damit sind die Mitarbeiter in der Lage, rund 800 Varianten der Rohrleuchte zu fertigen. Die gängigen Losgrößen liegen zwischen fünf und 200 je Version und Auftrag.

Viel Zeit und umständlichen Handlingaufwand spart die Kombination aus Böllhoff-Mutternzuführung und Tensor-DL-Elektroschrauber von Atlas Copco an der ersten Station. Auf die ist Volker Weinmann mindestens so stolz wie auf die insgesamt aufgeräumte Situation an der Linie: „Wir sind einer der ersten, der diese Mutternzuführung ausprobieren durfte.“ Vorgestellt wird das System erstmals auf der Motek im September in Stuttgart. „Muttern automatisch zuzuführen, war bislang bei Böllhoff nicht möglich“, unterstreicht Weinmann. Ausrichtung und Position zu erkennen und sie in der richtigen Lage zuzuschießen, sei viel kniffliger als bei Schrauben, die über ihre Länge, den Kopf und Schaft einem Rüttelförderer besser definierte Angriffspunkte liefern.

Bei den im Waldmann-Werk verwendeten „Bundmuttern“ kommt erschwerend deren spezielle Verzahnung hinzu: Wegen ihrer unterschiedlichen Ober- und Unterseiten müssen sie lagerichtig und quer zugeführt werden. „Das war für den Hersteller schwierig umzusetzen“, glaubt Weinmann, „funktioniert aber sehr gut.“ Der Nachladevorgang dauere etwa eine Sekunde.

Die Mutter liegt richtig

Die Muttern müssen bei den Vorschaltgeräten 50 mm tief in die Platine hinein verschraubt werden. Diese Montage übernimmt ein Elektroschrauber der Tensor-DL-Serie, den Weinmann mit 1200 min-1 oder 75 Prozent seiner maximalen Drehzahl bis zur Kopfauflage der Schraube laufen lässt. Dann folgt der Einschraubzyklus mit vorgegebenen Winkelgraden und einer reduzierten Geschwindigkeit zum Endanzug. „Bei diesem Montagevorgang arbeiten wir mit schon ausgefahrener Klinge und starten den Schraubvorgang mit laufendem Werkzeug“, betont Volker Weinmann. Sonst könne die Mutter, bedingt durch die spezielle Geometrie der Stehbolzen, verkanten. Zeitverlust und womöglich Ausschuss wären die Folge.

Den Schrauber DL hat er unter anderem deshalb gewählt, weil er ihn über die SPS ansteuern kann: „Das Start- und Stopp-Signal erhält der Schrauber über die Böllhoff-Steuerung, genauso wie der Befehl fürs Nachladen der Muttern von der SPS kommt.“ Dafür seien nicht viele andere Werkzeuge in dieser Preisklasse in Frage gekommen. Mit dem einen oder anderen Druckluftschrauber wäre das wohl noch günstiger umzusetzen gewesen, doch seien diese Werkzeuge alle zu laut und für solch kritische Schraubfälle, wie es etwa die Schutzleiterverschraubungen sind, nicht prozesssicher genug, meint Weinmann. Zudem habe sich der Tensor DL sehr bewährt: Fast zwei Handvoll sind im Waldmann-Werk bereits im Einsatz.

Nach diesem ersten Montagevorgang folgen ausschließlich EBL-Schrauber, die der Tüftler derart nach den Drehmomentkurven ausgewählt hat, „dass an jeder Verbindung die maximale Drehzahl möglich ist“.

Auch deshalb hängen an den ersten Stationen jeweils drei Schrauber: Es müssen verschiedene Schraubenarten an den Stationen montiert werden. Häufiges Drehmomentverstellen und Bitwechsel während eines Auftrags würde die Zykluszeit drastisch erhöhen. „Da konnten wir mit den günstigen EBL-Schraubern gleich doppelt Kosten sparen“, freut sich Weinmann. Schließlich seien bei den Hunderten unterschiedlichen Lampenversionen zahlreiche verschiedene Schraubfälle zu bewältigen: Blechschrauben und Muttern in diversen Größen, daneben Verschraubungen in Kunststoff. Die Anforderungen sind jedes Mal anders. „Allerdings nutzen wir die Drehmomentgenauigkeit an dieser Linie bislang noch nicht vollständig aus“, gibt er zu.

Mittelfristig aber wolle man im Werk „das Null-Fehler-Prinzip“ durchsetzen. Einen guten Schritt dahin ist Weinmann schon gegangen: Fehlteile können an der Linie gar nicht nachbearbeitet werden, sondern müssen auf einen Wagen aussortiert und an einen Nacharbeitsplatz weitergereicht werden.

Die Steuerung hat ein Auge darauf. „So kann keiner mehr mauscheln“, zwinkert der Techniker. Angeschafft hat Volker Weinmann die Kleinschrauber, „weil sie besonders leise sind, sehr leicht und ergonomisch in der Handhabung“. Der niedrige Geräuschpegel, weiß der Techniker, liege am Servomotor des Werkzeugs, der zudem bürstenlos arbeite, wodurch sich die Standzeit gegenüber anderen Modellen deutlich in die Höhe schraube.

Damit hatte Weinmann viele gute Argumente für die Gespräche mit der Geschäftsleitung, die eine 15-prozentige Steigerung des Ausstoßes bei den Maschinenrohrleuchten gefordert hatte. Denn die sind seit einiger Zeit ein absoluter Renner im Hause. Mit der reinen Anschaffung moderner Schrauber wäre die Nachfrage freilich nicht zu bedienen gewesen, betont Volker Weinmann. „Es musste sich alles in ein Gesamtkonzept fügen.“ Daher hat der Automatisierungsexperte in -zig selbstgebauten Anlagen und Linienoptimierungen vermutlich alles rausgeholt, was herauszuholen war.

Alle Schrauber im Blick

Und mit dem Softwareentwickler Jörg Schlenker von der EDV-Service Tutschka in Donaueschingen so lange an der Steuerung gefeilt, bis die Zykluszeit auf ein Minimum heruntergeschraubt war.

Heute zeigt die Software alle vier Arbeitsplätze einer Linie gleichzeitig auf dem Bildschirm an, samt aktuellen Ist- und Sollmengen des gerade bedienten Auftrags. „Wir können sehen, ob die Teile richtig montiert und geprüft sind, ob die Laserprägung in Ordnung ist, wie lang die Zykluszeiten sind“, freut sich Weinmann.

Die gesamte Linie wird mit einer SPS überwacht. Die Steuerung ihrerseits kann von extern kontrolliert und übers Ethernet ferngewartet werden. Über die Software werden alle Aufträge an- und nach Fertigstellung automatisch abgemeldet. Auch die Weitertaktung läuft über die SPS: Wenn alle Werker an den vier Stationen ihr Bauteil auf das Förderband gelegt haben, transportiert es sie je einen Arbeitsplatz weiter. Eine Art „intelligentes Förderband“ nennt der Planer das, da keiner mehr auf den anderen warten müsse.

Am Ende der Linie, auf deren Rückseite spiegelverkehrt ebenfalls die Stationen eins bis drei angelegt sind, teilen sich beide Seiten an Station vier die Prüfanlage. Da beide Linien mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten arbeiten, kommt es an dieser Stelle zu keinem Stau. „Eine gewisse Herausforderung war es, diese Station ohne Taktzeitverluste zu integrieren“, sagt Volker Weinmann. „Unsere Geschäftsleitung wollte eine Laserbeschriftung der Lampen mit großem Firmenlogo und die Beschriftung sollte die Fertigung nicht ausbremsen.“ So hat Weinmann sie kurzerhand mit der Prüffunktion für beide Linien zusammengelegt.

Zeitoptimierungen auch an den Arbeitsplätzen selbst: Die Arbeitsplatten sind in der Tiefe fünf cm kürzer als üblich, so gelangen die Werker schneller an die Werkstücke auf dem dahinter angeordneten Förderband – zum Holen wie zum Ablegen. Ansonsten sind es viele kleine Details, die die Sauberkeit und Ordnung an der Linie steigern.

Ein Beispiel: Weil die Maschinenleuchten bis zu 2,20 m lang sind, bleibt im direkten Umfeld um die Arbeitsplätze kein Stellplatz für Kisten. Gleichwohl müssen Behälter für die fertigen Produkte bereitstehen. Dafür richtete Weinmann eigens ein Schienensystem ein, auf dem leicht bewegliche Wagen fahren, in welche die Mitarbeiter die fertigen Leuchten legen.

Schon sind sie aufgeräumt. „Das System hat noch einen Vorteil“, grinst er: „Die Kisten können nicht mehr verschwinden …“

Thomas Preuß / Stefan Graf

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