Vollautomatisierte Produktionsprozesse bieten entscheidende Vorteile für Qualität, Wiederholgenauigkeit und Wirtschaftlichkeit. Die vorgestellte Produktionslinie bildet den aktuellen Stand technischer Möglichkeiten in vier intelligent vernetzten Prozessen ab: Vom automatisierten Kommissionieren über präzise Montage bis zur integrierten Funktionskontrolle und anschließenden Einlagerung. Durchgängige Digitalisierung, Transparenz und Wandlungsfähigkeit sind zentrale Merkmale dieses Systems.
Der Produktionsablauf beginnt mit der manuellen Vereinzelung von Schüttgut-Werkstücken – einer Methode, die trotz ihrer geringen Wirtschaftlichkeit und ihres hohen Personalbedarfs noch immer weit verbreitet ist. Gerade angesichts des Fachkräftemangels bieten sich automatisierte Lösungen an. Ein Beispiel ist das 3D Bin Picking mittels Roboter. Die Ulrich Rotte Anlagenbau und Fördertechnik hat ein entsprechendes System beim Kunden umgesetzt, in dem zwei Roboter auf einer Linearachse agieren. Unterstützt werden sie durch das 3D Robot Vision System CV-X480D von Keyence, das hochauflösende 3D-Bilder der unsortierten Werkstücke in der Kiste erstellt und präzise Positionsdaten an die Roboter liefert.
Typisch für die Integration von 3D-Kameras in automatisierte Abläufe ist die Herausforderung, die Zykluszeiten niedrig zu halten. Dies wird in der beschriebenen Anlage durch die Trennung von Bildauswertung und Roboterbewegung erreicht: Die Auswertung der Bilddaten erfolgt außerhalb der Hauptzeit, sodass Roboter und Kamera zugleich aktiv sind. Das Ergebnis sind spürbare Zeiteinsparungen im Ablauf.
Für die Handhabung unterschiedlichster Komponenten kam ein eigens entwickelter Universalgreifer zum Einsatz, der nicht nur verschiedene Bauteile, sondern auch Zwischenlagen und Ladungsträgerdeckel sicher greifen kann. Die Roboter entnehmen die Werkstücke und legen sie für die nachfolgenden Fertigungsschritte positionsgenau auf einem Werkstückträger ab.
Zur Bedienung und Überwachung der Prozesse wird das Smart-Factory-Panel (SFP) eingesetzt. Dieses Assistenzsystem auf Tablet-Basis gewährt dem Bedienpersonal einen direkten Zugriff auf Steuerung, Statusmeldungen sowie die Anlagendokumentation in Echtzeit. Die Integration dieser Lösung unterstützt eine durchgehend digital vernetzte, intelligente Fertigung nach Industrie-4.0-Prinzipien.
Automatisierte Montageprozesse
Die kommissionierten Bauteile gelangen über die Fördertechnik von Rotte auf den Werkstückträger in den nächsten Fertigungsschritt: die Montage. Diese Zuführung erfolgt beispielsweise über ein durchgängiges Schienensystem, das eine zuverlässige Bauteilübergabe gewährleistet. Am Rundtakttisch übernehmen Roboter die Montage unterschiedlicher Komponenten – das reicht vom Verstiften und Verpressen bis hin zum Schrauben. Besonders bei variantenreichen Produkten ist Flexibilität gefragt. Im konkreten Projekt wurde die Montage durch einen Roboter mit Dual-Use-Funktion unterstützt: Er sorgt sowohl für das Bauteilehandling als auch für den automatisierten Wechsel der Werkzeuge, sollte eine andere Produktvariante anstehen. Der Werkzeugwechsel kann über das Werker-Assistenz-System initiiert und anschließend automatisch durch den Roboter durchgeführt werden.
Die Kombination von manuellen und automatisierten Abläufen erhöht die Flexibilität. So kann der Einstieg in die Montage an einem vorgelagerten Arbeitsplatz erfolgen, bevor die automatisierte Weiterverarbeitung startet. Diese Hybridstruktur deckt unterschiedliche Produktanforderungen ab und erlaubt – je nach Auslastung und Komplexität – die optimale Ressourcennutzung. Im Anschluss prüfen intelligente Kamerasysteme die fertigen Baugruppen optisch. Fehlerhafte Produkte werden automatisch ausgesondert, ein reibungsloser Qualitätsfluss ist so sichergestellt.
Integrierte Funktionsprüfung
Nach der optischen Qualitätskontrolle werden die Produkte über die Fördertechnik in die Prüfzelle transportiert. Dort übernehmen zwei Roboter die Prüfung der vollständigen Funktionsfähigkeit. Während einer eine kraftsensitive Prüfung vornimmt, prüft der zweite Roboter die elektrischen Signale auf der Produktplatine. So lässt sich beispielsweise die für das Betätigen verschiedener Tasten aufgebrachte Kraft erfassen und zusammen mit den elektrischen Rückmeldesignalen an einen Leitrechner übertragen, der die Daten auswertet. Werden die Sollwerte eingehalten, wird das Produkt automatisch weitergeschleust.
Herausfordernd ist bei verschiedenartigen Produkten vor allem, dass zu prüfende Komponenten auf wechselnden Positionen sitzen und jeweils mit unterschiedlichen Prüfmethoden zu kontrollieren sind. Im geschilderten Beispiel wird dies durch ein automatisiertes, wechselbares Prüfwerkzeug am Roboter gelöst. Damit können verschiedene Produktvarianten an mehreren Prüfstellen effizient bearbeitet werden. Zusätzliche Fixierungen während der Prüfung gewährleisten Reproduzierbarkeit, auch im Hinblick auf größere Serienlosgrößen.
Automatisierte Einlagerung
Nach abgeschlossener Montage und Prüfung folgt im letzten Schritt die automatisierte Einlagerung. Zunächst erhält jedes Produkt ein eigenes Typenschild. Auch hier greift das Dual-Use-Prinzip: Ein Roboter erledigt nicht nur das Handling, sondern positioniert die fertigen Produkte vor ein Etikettiergerät und anschließend vor eines Kameramodul, um die korrekte Etikettierung zu überprüfen und die Einlagerung zu dokumentieren.
Bei produktspezifischen Herausforderungen, etwa bei Bauteilen mit Kabeln, werden spezielle Bewegungsabläufe im Greifer programmiert, um die Verkabelung sicher zu handhaben und einen vollständigen Einlegeraum in den Kleinladungsträgern zu schaffen. Anschließend übernimmt der Roboter auch das Ablegen in Kleinladungsträger (KLT), die per Fördertechnik in die Intralogistik eingebunden werden.
Die beschriebene Produktionslinie illustriert, wie digital vernetzte Automatisierungssysteme industrielle Fertigungsprozesse effizient, flexibel und transparent gestalten können. Moderne Komponenten wie das Smart-Factory-Panel, wechselbare Greif- und Prüfwerkzeuge sowie kundenspezifische Fördertechnik ermöglichen eine wirtschaftliche Serienfertigung auch bei variantenreichen Produktportfolios.
