Anforderungen an moderne Montageanlagen

Trotz enormer Leistungssteigerung ist das Grundprinzip für manuelle Montagearbeiten im Wesentlichen erhalten geblieben. Erst die zunehmende Automatisierung und die Digitalisierung haben die Produktmontage schließlich 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 wird ein Bauteil in die Montageanlage befördert und positioniert, während gleichzeitig bereits Verbindungselemente wie Schrauben oder Muttern lagerichtig sortiert, vereinzelt und direkt in das Schraubwerkzeug eingespeist werden – und das alles in nur wenigen Augenblicken. Relevanzänderungen von aktuellen und zukünftigen Einflussfaktoren oder immer neue Anforderungen zwingen die Branche dennoch unaufhörlich zu weiterem Fortschritt.

Einer dieser mittlerweile höchst relevanten Gesichtspunkte ist die voranschreitende Miniaturisierung. Moderne Prozessoren mit wenigen Quadratmillimetern Größe werden heute mit mehreren Milliarden Transistoren bestückt. 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 GmbH aus Amberg zu den marktführenden Unternehmen. Der fortwährende Drang nach Evolution und Innovation, verbunden mit der Entwicklung intelligenter und effizienter Systemlösungen, ist deren Rezept für langfristigen Erfolg. So hat DEPRAG Schulz GmbH für die Anforderungen der Technischen Sauberkeit in der Zuführtechnik das durchgängige CleanFeed-Konzept mit spezifischen CleanFeed-Komponenten entwickelt. Es besteht unter anderem aus Elementen zur abriebarmen Teilezuführung, um die Entstehung 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, da weniger Schrauben natürlich 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 DEPRAG SFM-V Vakuumschraubmodul hingegen saugt den Restschmutz direkt beim Zustellen des Schraubers über zusätzliche Vakuumquellen ab. Neben Hardwareanpassungen wird die Partikelkontamination außerdem mittels intelligenter Steuerungsanpassungen – wie etwa eine Drehzahlverringerung während der Klingeneinführung in den Schraubenkopf – reduziert, was gleichzeitig in einer effizienteren Werkzeugbelastung resultiert.

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 ein besonders effizientes Antriebskonzept. Steuerung und Antrieb dieses 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 ca. 80% zu erreichen. Durch den Einsatz eines Weitspannungsnetzteils kann das Gerät weltweit ohne Umrüstung verwendet werden. Die intelligente Steuerung PFC100 ermöglicht darüber hinaus individuelle Einstellungen ohne zeitaufwändige, mechanische Eingriffe. Wenn die Montage bis zu einem möglichst hohen Grad automatisiert werden soll, die Stückzahl jedoch keine vollautomatische Zuführung rechtfertigt, bieten sich Schraubengeber als günstige, kompakte und schnell implementierbare Lösung an. Schraubengeber lassen sich mit wenigen Griffen auf die benötigte Schraubengröße umrüsten, fördern besonders 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 im Bereich 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 die Verkettung von manuellen und automatisierten Prozessen – der Fall ist. So kann die Produktion durch die Implementierung von intelligenten Handarbeitsplätzen nach Bedarf erweitert werden, ohne an Prozesssicherheit einzubüßen. Der Werker wird dabei Schritt für Schritt durch die Schraubaufgabe geführt. Dank der Sensortechnik aktiviert das System 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. 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 höchste Flexibilität bietet sich die Nutzung modularer Anlagenkonzepte mit standardisierten Komponenten an. DEPRAG führt ein vollumfängliches Modulportfolio aus sensorgesteuerten Schraubern, Zuführsystemen, Steuerungen etc. aus einer Hand. Diese einzelnen Module sind bereits aufeinander abgestimmt und müssen nicht erst aufwändig aneinander angepasst werden, wodurch sich der Individualaufwand pro Anlage auf ein Mindestmaß reduziert. Durch die hohe Flexibilität können Montageanlagen zügig an die jeweilige Marktsituation angepasst werden, Planungsunsicherheiten kann entgegengewirkt und auf gewünschte Anforderungen reagiert werden.

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. Montageanlagen sind komplexe, perfekt ineinander greifende Systeme aus einer Vielzahl von Komponenten. Eine Systemstörung in der Zuführtechnik kann daher eine Verschiebung von großen Teilen der Wertschöpfungskette verursachen und somit zu weitreichenden finanziellen und organisatorischen Schäden führen. Mit einem breit gefächerten Komponentenportfolio für verschiedenste Anforderungen bietet DEPRAG Schulz GmbH flexible und prozesssichere Optionen, um Montagesysteme mit hoher Rentabilität zu realisieren.