FALLSTUDIE:
Automatische Klebestation – Präzise und reproduzierbare Klebstoffapplikation
UNTERNEHMEN: Produktionsbetrieb aus der Industriebranche.
BRANCHE: Industrielle Automatisierung, Robotik, Automatisierung von Produktionsprozessen.
PROBLEM
Der Klebstoffauftrag auf den produzierten Bauteilen erforderte eine hohe Wiederholgenauigkeit sowie eine präzise Dosierung der aufgetragenen Materialmenge. Eine weitere Herausforderung bestand darin, verschiedene Varianten der Bauteile bei gleichzeitig hoher Produktionsleistung verarbeiten zu können.
Die Prozessvorgaben sahen eine Produktion von etwa 400–600 Stück pro Schicht sowie die Applikation von Klebstoff auf 10 Bauteile innerhalb von maximal 4 Minuten vor.
Der Kunde benötigte eine Lösung, die den Bediener beim eigentlichen Führen des Applikators und beim Auftragen des Klebstoffs entlastet und gleichzeitig eine höhere Wiederholgenauigkeit, eine bessere Kontrolle der Prozessparameter sowie eine einfache Anpassung der Anlage an unterschiedliche Produktvarianten ermöglicht.
HERAUSFORDERUNG
Ziel des Projekts war die Entwicklung und Umsetzung einer automatischen Klebestation zur Automatisierung des Klebstoffauftrags auf den produzierten Bauteilen.
Ein wesentlicher Bestandteil der Aufgabenstellung war die Reduzierung des Bedienereingriffs während des eigentlichen Applikationsprozesses. Die Aufgabe des Bedieners sollte sich hauptsächlich auf die Vorbereitung und Beladung der Bauteile, das Starten des Zyklus sowie die Entnahme des fertigen Satzes beschränken.
Gleichzeitig musste die Anlage eine hohe Flexibilität bieten, um verschiedene Produktvarianten verarbeiten zu können. Der Abmessungsbereich der Bauteile war groß, und die einzelnen Varianten erforderten unterschiedliche Bewegungsbahnen sowie unterschiedliche Parameter für die Klebstoffapplikation.
LEISTUNGSUMFANG
Im Rahmen des Projekts war das Team für die ganzheitliche Planung und Umsetzung der Anlage verantwortlich. Der Leistungsumfang umfasste:
Entwicklung des Anlagenkonzepts,
Konstruktion und Fertigung der mechanischen Struktur,
Erstellung des Elektroplans,
Aufbau des Automatisierungssystems,
Programmierung der SPS,
Erstellung des Bedienpanels HMI,
Programmierung eines 3-Achs-Manipulators,
Integration des DavTech-Klebstoffdosiersystems,
Umsetzung des Sicherheitssystems,
Vorfertigung und Montage der Anlage,
Inbetriebnahme und Funktionstests,
Durchführung des FAT,
Vorbereitung auf den SAT sowie Schulung der Bediener.
Das Projekt wurde als ganzheitliche Lösung umgesetzt – von der Konzeption und Projektierung über die Fertigung und Integration der einzelnen Systeme bis hin zur Inbetriebnahme der Anlage.
LÖSUNG
Im Projekt wurde eine automatische Klebestation auf Basis eines 3-Achs-Manipulators mit Klebstoffapplikationskopf eingesetzt.
Der Manipulator führt eine programmierte Bewegungsbahn entlang der Achsen X, Y und Z aus. Dadurch erfolgt die Klebstoffapplikation automatisch und mit hoher Wiederholgenauigkeit. Für die präzise Bewegung des Applikationskopfes sorgen Servoantriebe, während die Materialdosierung über das integrierte DavTech-Dosiersystem erfolgt.
Die gesamte Anlage wurde mit einer SPS-Steuerung sowie einem HMI-Bedienpanel ausgestattet. Dieses ermöglicht die Bedienung der Maschine, die Auswahl der entsprechenden Produktvariante, die Kontrolle der Prozessparameter sowie die Diagnose von Geräten und Alarmmeldungen.
Die Kommunikation zwischen den einzelnen Systemkomponenten wurde über ein PROFINET-Netzwerk realisiert.
Ein weiterer wichtiger Bestandteil der Lösung ist das Sicherheitssystem, das unter anderem den Zustand der Türen sowie die Position der ausziehbaren Schublade überwacht, in der die Paletten mit den Bauteilen eingesetzt werden.]
FLEXIBLE VERARBEITUNG VERSCHIEDENER PRODUKTVARIANTEN
Eine der wichtigsten Funktionen der Anlage ist die Möglichkeit, zahlreiche Produktvarianten zu verarbeiten.
Das System wurde für die Verarbeitung von bis zu 30 verschiedenen Produktvarianten ausgelegt. Für jede Variante können die Prozessparameter individuell definiert werden, unter anderem:
Bewegungsbahn des Manipulators,
Positionen der einzelnen Achsen,
Höhe des Applikationskopfes,
Geschwindigkeit während der Klebstoffapplikation,
Geschwindigkeit der Leerfahrten,
Programm und Parameter der Materialdosierung.
Eine einzelne Bewegungsbahn kann aus bis zu 60 aufeinanderfolgenden Schritten bestehen. Für jeden Schritt können die Achspositionen definiert und festgelegt werden, ob während der jeweiligen Bewegung Klebstoff appliziert werden soll.
Dadurch ist bei einem Produktwechsel kein Umbau der gesamten Anlage erforderlich. Der Wechsel erfolgt weitgehend durch die Auswahl der entsprechenden Produktvariante und des dazugehörigen Rezepts.
WIE FUNKTIONIERT DIE ANLAGE?
Der Prozess beginnt mit der Vorbereitung der Bauteile durch den Bediener.
Die Bauteile werden auf einer dafür vorgesehenen, austauschbaren Palette positioniert und anschließend in die ausziehbare Schublade der Maschine eingesetzt. Nach dem Beladen startet der Bediener den Automatikzyklus.
Nach dem Schließen des Arbeitsbereichs und sobald alle Sicherheitsbedingungen erfüllt sind, beginnt der Manipulator mit der Ausführung der zuvor programmierten Bewegungsbahn.
Der Klebstoffapplikationskopf fährt automatisch die einzelnen Positionen an, während das Dosiersystem in den entsprechenden Programmabschnitten die Klebstoffapplikation aktiviert.
Nach Abschluss des Prozesses fährt der Manipulator in seine Grundstellung zurück. Anschließend wird die Schublade entriegelt und die Anlage informiert den Bediener über den Abschluss des Zyklus.
Der Bediener entnimmt die fertige Palette und kann anschließend mit der Vorbereitung des nächsten Bauteilsatzes beginnen.
ERGEBNISSE UND VORTEILE FÜR DEN KUNDEN
Die Implementierung der automatischen Klebestation ermöglichte:
Automatisierung des Klebstoffapplikationsprozesses,
Erhöhung der Wiederholgenauigkeit der Klebstoffbahnen,
Reduzierung des Einflusses des Bedieners auf die Art des Materialauftrags,
bessere Kontrolle der Prozessparameter,
Verarbeitung zahlreicher Produktvarianten auf einer einzigen Anlage,
einfacheren Wechsel zwischen verschiedenen Produktvarianten,
Verbesserung der Ergonomie am Arbeitsplatz,
Reduzierung der Notwendigkeit, den Applikator manuell zu führen,
schnellere Identifizierung möglicher Probleme durch integrierte Diagnosefunktionen.
Der Einsatz eines Systems aus Produktvarianten und Rezepten ermöglicht es außerdem, die Anlage auf zukünftige Produktionsänderungen und eine Erweiterung des Produktspektrums vorzubereiten.
ZUSAMMENFASSUNG
Das Projekt zeigt, wie die Automatisierung eines Klebstoffapplikationsprozesses die Wiederholgenauigkeit der Produktion erhöhen, den Anteil manueller Tätigkeiten reduzieren und gleichzeitig die notwendige Flexibilität bei der Verarbeitung zahlreicher Produktvarianten gewährleisten kann.
Der Einsatz eines 3-Achs-Manipulators, des DavTech-Klebstoffdosiersystems, einer SPS-Steuerung sowie eines umfangreichen Rezeptursystems ermöglichte die Entwicklung einer Anlage, die sowohl an die aktuellen Produktionsanforderungen als auch an zukünftige Prozessänderungen angepasst werden kann.
Dank der Möglichkeit, bis zu 30 Produktvarianten zu verarbeiten und für jede Variante individuelle Parameter zu definieren, ist die Lösung nicht auf einen einzigen Bauteiltyp beschränkt. Die Anlage kann an weitere Produktionsvarianten angepasst werden, ohne dass ein kompletter Umbau der Maschine erforderlich ist.
Ausgewählte Projekte ansehen
