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Roboter

Cobots im Verpackungsprozess

Ist ein Tray vollbepackt, wird es in eine Kiste zur Auslieferung geladen.
Ist ein Tray vollbepackt, wird es in eine Kiste zur Auslieferung geladen.
(Bild: Universal Robots)

Unsere Welt steht unter Strom: Der Bedarf an leistungsfähiger Elektronik steigt rund um den Globus konstant an. Einer der maßgeblichen Treiber dieser Entwicklung ist – insbesondere im deutschsprachigen Raum – die Automobilindustrie und der Trend zum immer intelligenter werdenden Auto.

Kein Wunder also, dass ein Unternehmen wie Melecs so rasant wächst. Von dort kommt ein Teil der Elektronik, die in Modellen von VW, BMW, Mercedes und Co steckt. Dabei starteten die Österreicher vor zehn Jahren bei ihrer Gründung, einem Management-Buyout aus der Siemens AG, noch als Newcomer im Automotive-Bereich. Doch heute ist das zur Melecs-Gruppe gehörende Elektronikwerk Siegendorf (Melecs EWS) nicht nur der größte österreichische Elektronikfertigungs-Dienstleister mit einem Umsatz von 260 Millionen Euro pro Jahr, sondern auch ein Global Player in der Automobilindustrie und unter anderem marktführend im Bereich Allradgetriebe-Steuerungen. Der Grund dafür: Innovative Produkte, wettbewerbsfähige Preise, hohe Qualitätsstandards und hundertprozentige Liefertreue. Melecs ist einer der größten privaten Arbeitgeber im österreichischen Burgenland und verfügt neben dem Elektronikwerk in Siegendorf über weitere Werke in Ungarn, China und Mexiko. Besonders stolz ist man in Siegendorf auch auf die in der Eingangshalle hängende Auszeichnung zur österreichischen „Fabrik des Jahres 2018“.

Innovationsprojekt mit strategischer Bedeutung

Diese Wettbewerbsposition zu halten und auszubauen, ist eine zentrale Aufgabe von Georg Loisel, VP Quality Management and Production System bei der Melecs-Gruppe. Stets hält er die Augen offen nach neuen interessanten Fertigungstechnologien: „Unsere Branche ist sehr kostengetrieben. Zu automatisieren ist für uns deshalb ohnehin bereits Alltag – doch das ‚Wie‘ müssen wir konstant hinterfragen, um auch weiterhin mitzuhalten. Neben der höheren Kosteneffizienz bietet uns die Automatisierung auch eine bessere Qualitätsabsicherung – deshalb setzen wir sogar in Low-Cost-Ländern wie Ungarn oder China stark darauf.“

Für den Standort in Siegendorf hat Loisel 2018 ein Innovationsprojekt initiiert, das sich mit dem Einsatz kollaborierender Roboter, sogenannter Cobots, in der Melecs-Fertigung beschäftigt. Es ist der Startschuss für eine konsequente Weiterentwicklung der globalen Automatisierungsstrategie: Loisel wollte evaluieren, inwieweit sich die Cobots als Ergänzung zum Einsatz herkömmlicher Industrieroboter und Anlagen eignen. „Cobots können uns in vielerlei Hinsicht unterstützen. Einer der maßgeblichsten Vorteile ist, dass wir damit kosteneffizienter und schneller automatisieren können als mit herkömmlichen Lösungen. Das unterstützt uns bei der Realisierung eines raschen Wachstums.“

Entstanden ist die Cobot-Pilotanwendung in Kooperation mit der Fraunhofer Austria Research GmbH. „Gemeinsam haben wir erst einmal Vorstudien durchgeführt und die verschiedenen Arbeitsplätze in unserer Fabrikhalle analysiert: Wo ergibt eine Automatisierung mit Cobots am meisten Sinn, wo können wir möglichst viele Erkenntnisse daraus ziehen?“, beschreibt Loisel den Prozess. „Wir wollten einen passenden Prozess identifizieren, von dem der Cobot unsere Mitarbeiter dann entlasten soll.“

Gefunden wurde dieser in der Verpackung von Elektronikbauteilen für Wasserpumpen in Fahrzeugen. Das Handling der kleinen, runden Leiterplatten mit einem Durchmesser von rund vier Zentimetern wurde zuvor im Drei-Schicht-Betrieb manuell durchgeführt. Loisel erklärt: „Der Verpackungsprozess ist in sich geschlossen, monoton und standardisiert. Das war für uns der ausschlaggebende Punkt, genau hier mit dem Innovationsprojekt anzusetzen. Dabei haben wir auch die Mitarbeiterinnen eng einbezogen.“

Und was bedeutet der Roboter für diese? „Wir können sie nun an anderen Arbeitsplätzen viel zielgerichteter einsetzen. Bei unserem Wachstum können wir jede freie Hand in der Produktion gut gebrauchen.“

Ein Laserscanner erfasst die zu verpackenden Platinen.
Ein Laserscanner erfasst die zu verpackenden Platinen.
(Bild: Universal Robots)

Kollaborative Anwendung mit kurzen Taktzeiten

Mit der Umsetzung der ersten Cobot-Anlage von Melecs wurde Titanilla Komenda betraut. Die junge Wienerin ist studierte Robotik-Ingenieurin. Bei Fraunhofer Austria Research berät und begleitet sie Unternehmen wie Melecs auf dem Weg in die Mensch-Roboter-Kollaboration.

Die Anforderungen, die sich Komenda bei der Automatisierung der Anwendung stellten, waren durchaus anspruchsvoll: „Die größte Herausforderung war es, die sehr kurzen Taktzeiten von fünf bis sechs Sekunden Verpackungszeit pro Baugruppe einzuhalten. Um das stabil umsetzen zu können, haben wir uns gemeinsam mit Melecs für das Modell UR5 von Universal Robots entschieden. Bei den UR-Robotern haben wir das beste Preis-Leistungs-Verhältnis gesehen. Außerdem ist Universal Robots bereits erprobt am Markt und kann Serviceleistungen für Melecs mit einem Partner in direkter Umgebung erbringen.“

Um den hohen Anforderungen der Gesamtanwendung gerecht zu werden, muss der UR-Cobot eine ganze Bandbreite von Einzelaufgaben erledigen. Dazu wurde er mit einem speziell angefertigten Greifinstrument ausgestattet, das drei Laserscanner, drei Strömungsgreifer und einen Vakuumgreifer in einer einzigen Konstruktion vereinigt.

Und so läuft der Prozess ab: Nachdem eine Mitarbeiterin die Nutzen getrennt hat, legt sie eine Gruppe von Leiterplatten in den Arbeitsbereich des Cobots. Der Cobot erfasst dann zunächst drei Platinen mit den Laserscannern. Anschließend saugen die drei Strömungsgreifer je eine Platine an und platzieren dann alle drei Platinen gleichzeitig in einem Tray. Dieses bietet Platz für insgesamt 54 Platinen. Sobald ein Tray voll beladen ist, packt der Cobot es mit dem Vakuumgreifer in eine Kiste – und wenn eine Kiste voll mit Trays ist, macht er ebenfalls mit seinem Vakuumgreifer den Deckel zu. Die Kisten sind damit fertig zur Auslieferung an den Kunden.

„Der UR-Roboter verpackt fehlerfrei etwa zwei Millionen Bauteile pro Jahr“, resümiert Komenda stolz. „Für mich beweist dieses Projekt, dass man mit Cobots auch wirklich kurze Taktzeiten erreichen kann.“ Und wie sieht es mit der Sicherheit aus? Schließlich arbeitet der UR-Cobot bei Melecs ohne Schutzumhausung in direkter Nähe zu den Mitarbeiterinnen. „Im kollaborativen Bereich, also da, wo sich Mensch und Roboter den Arbeitsraum teilen, fährt der Roboter mit reduzierter Geschwindigkeit. Verletzungen beim Platzieren der Platinen sind also ausgeschlossen, sollte es mal zu einer Kollision mit dem Roboterarm kommen. Zusätzlich haben wir die Greiferkonstruktion noch mit einer Federung versehen, um die Sicherheit der gesamten Applikation zu gewährleisten.“

Entlastung für die Mitarbeiter

Die Belegschaft bei Melecs hat ihren neuen Kollegen rundum positiv aufgenommen. „Der Roboter ist so einfach zu handhaben, dass unsere Werker problemlos damit umgehen können. Sie schalten ihn ein und aus und können auch kleinere Störungen selbstständig beheben“, so Loisel. „Die direkte Zusammenarbeit mit einem Roboter war neu für unser Fertigungspersonal, doch sie kommen damit hervorragend zurecht und freuen sich über die Entlastung.“

So zieht Loisel ein rundum positives Fazit zu dem Projekt: „Wir konnten durch Universal Robots eine 25-prozentige Produktivitätssteigerung im Anwendungsbereich erzielen. Der Roboter läuft im Drei-Schicht-Betrieb absolut stabil und wir gehen aktuell davon aus, dass er sich innerhalb von anderthalb Jahren amortisiert hat. Die UR-Cobots sind eine hervorragende Ergänzung für unsere Automatisierungsstrategie und wir werden sie definitiv auch in zukünftige Projekte einbeziehen.“

Über Universal Robots

Universal Robots wurde 2005 gegründet, um Robotertechnologie, durch die Entwicklung leichter, benutzerfreundlicher sowie preisgünstiger und flexibler Industrieroboter, die ein sicheres Arbeiten ermöglichen, allen zugänglich zu machen. Seit der erste Roboter 2008 auf den Markt kam, hat das Unternehmen ein beträchtliches Wachstum erfahren und verkauft seine benutzerfreundlichen Roboterarme mittlerweile weltweit. Universal Robots, dem Unternehmen Teradyne Inc. zugehörig, hat seinen Unternehmenssitz im dänischen Odense und verfügt zudem über regionale Niederlassungen.

Über den Autor
Autorenbild
Helmut Schmid

General Manager Western Europe & Geschäftsführer Universal Robots (Germany)

Über die Firma
Universal Robots (Germany) GmbH
München
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