Automatisierte Etikettierung

In der Krise liegt die Macht

und Automobilzulieferer erfahren derzeit einen außerordentlichen Wettbewerbsdruck. Gerade Mittelständler sehen sich zunehmend der Herausforderung gegenüber, ihren Fertigungsprozess immer weiter zu automatisieren, um den wachsenden Anforderungen langfristig gerecht zu werden. "Wir entwickeln und produzieren zu 100 Prozent in Deutschland und können dadurch eine hohe Produktqualität sicherstellen", erklärt Ulf Dettki, Produktionsleiter bei Böco Böddecker. "Da wir uns in einem internationalen Markt bewegen müssen wir aber auch besonders anpassungsfähig und kreativ sein. Und das spiegelt sich natürlich auch in der Wahl unserer Betriebsmitteln wider. Wir suchen daher ständig nach neuen Möglichkeiten, unsere Produktionsprozesse zu rationalisieren. Der Einstieg in die Industrierobotik war daher für uns besonders attraktiv." Der Hersteller von Verschlusssystemen für Automobile hat sich daher für den Einsatz eines Leichtbauroboters von Universal Robots entschieden. Grundsätzlich durchläuft jedes Werkstück während seines Fertigungsprozesses mehrere Prüfungen und muss danach gemäß den strengen Vorgaben der Automobilindustrie individuell durch einen aufgeklebten Code gekennzeichnet werden. Mit der Unterstützung des Systemintegrators International Industry Services (IIS) wurde der Roboter in die laufende Produktion integriert und der Fertigungsprozess damit deutlich flexibilisiert. "Im Grunde ist die Tätigkeit, die wir automatisieren wollten, recht einfach. Allerdings wird sie in einem schon bestehenden Fertigungsprozess mit sehr vielen Variationen ausgeführt. Das Label muss jedem Werkstück an unterschiedlichen Positionen zu unterschiedlichen Zeitpunkten mit unterschiedlichen Texten und Codes aufgedruckt werden", erklärt Dettki. "Diese Aufgabe hatten zuvor Mitarbeiter per Hand erledigt. Dafür mussten die einzelnen Teile aus der Produktionslinie ausgeschleust und individuell gekennzeichnet werden. Das birgt natürlich auch ein enormes Fehlerpotential und bedeutet im schlimmsten Fall, dass beim Kunden ein Fehlteil ankommt."

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Ein kleiner Kollege…

Böco stand also vor der Herausforderung, einen unzyklisch ablaufenden Labelprozess zu automatisieren und nahtlos in den bestehenden Prozess einzugliedern. Besonders wichtig war zudem, dass sich die Automation mit minimalem Aufwand in das bestehende Konzept integrieren ließ. "Dass wir Roboter in die Produktion einbinden würden, war für uns schnell klar", sagt Dettki. "Große Roboter kamen für uns allerdings nicht in Betracht. Nicht nur, dass sie sehr teuer sind. Große und schwerfällige Roboter benötigen auch viel Platz. Das bedeutet wiederum weitere Wege für unsere Mitarbeiter und sorgen für eine Verzögerung im Fertigungsprozess." Zudem sind die Stückzahlen des Mittelständlers zu gering, als dass sich die Anschaffung eines meist aufwändig zu programmierenden großen und relativ schweren Industrieroboters gelohnt hätte. Böco benötigte einen kleinen und handlichen Roboter, der intuitive Kommandos ausführt, schnell und einfach neu programmierbar ist, sicher mit Menschen kooperiert und ohne Probleme innerhalb kurzer Zeit in den Betrieb integriert werden konnte - keine einfach zu erfüllenden Anforderungen. Der Systemintegrator International Industry Services (IIS) hielt eine einfache, aber wirkungsvolle Lösung bereit: einen Leichtbauroboter des dänischen Herstellers Universal Robots mit fünf Kilogramm Hebekapazität und einem äußerst geringen Platzbedarf. Der sechsachsige Knickarmroboter wiegt selbst nur 18 Kilogramm und bewegt sich in einem Aktionsradius von 85 Zentimetern.

…voller Rücksicht…

Außerdem: Er verfügt über ein einzigartiges Schutzkonzept. Damit darf er ohne zusätzliche Schutzeinhausung direkt neben Menschen arbeiten. Die ebenfalls von den Dänen entwickelte Software ist mit einem Advanced Dynamic Model ausgestattet, das das Moment für jedes einzelne Gelenk berechnet und bemerkt, wann der Roboterarm für eine Bewegung mehr Kraft aufwenden muss als vorgesehen. Das ist zum Beispiel der Fall, wenn ein Arm oder ein Fuß im Weg ist. Wird ein Gegendruck von 150 Newton oder mehr ausgeübt, stoppt der Roboter sofort den Betrieb. Dieser Safety Mode wurde bereits nach der europäischen ISO-Norm 10218 vom Dänischen Technologieinstitut zertifiziert.

… und Grips

In einem nächsten Schritt überlegte der Systemintegrator IIS gemeinsam mit Böco, wie der Roboter optimal in das bestehende Fertigungssystem integriert werden konnte. Er sollte ja zwei verschiedene Tätigkeiten erfüllen: Etikettieren und bei Bedarf zusätzlich die Ausschussteile aussortieren. IIS hat also den Roboterarm mit einer doppelten Greifhand ausgestattet und über eine Schnittstelle mit dem vorgeschalteten Prüfsystem verbunden. Das System prüft jedes Teil und meldet dem Roboter anschließend das Ergebnis dieser Prüfung. Der Drucker druckt das entsprechende Etikett aus, das der Greifarm des Roboters durch ein integriertes Vakuumsystem ansaugt und dem Fertigungsteil anschließend aufdrückt. Handelt es sich um ein Fehlprodukt, wird es aussortiert. "Mit der Lösung zum Etikettieren fing vor vier Monaten alles an. Das Pilotprojekt hat uns überzeugt", erzählt Dettki. "Von der Ideenfindung über die Projektierung mit IIS bis hin zur Inbetriebnahme hat es etwa vier Wochen gedauert. Der Prozess verlief reibungslos. Die einzelnen Bauteile wurden von IIS vormontiert geliefert. Das System wurde innerhalb von etwa drei Tagen aufgebaut und programmiert. Es gab keinerlei größere Probleme." Inzwischen sind bei Böco drei Roboterarme von Universal Robots im Einsatz, die IIS mit jeweils unterschiedlichen, maßgeschneiderten Funktionen ausgestattet hat. Das gibt dem Mittelständler eine Perspektive, langfristig Produktionskosten einzusparen. Angesichts des hohen Konkurrenzdrucks ist dies enorm wichtig. "Die Anschaffung rechnet sich", sagt Dettki. "Der Prozess wird nicht unterbrochen und es wird weniger Arbeitskraft an diese unzyklischen und monotonen Aufgaben gebunden. Das macht sich auf der Kostenseite sehr schnell bemerkbar."

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