Roboter haben „den Dreh raus“

Die Aufgabe, die ARGO-HYTOS dem Automatisierungs-Partner und Systemintegrator RESIM stellte, war klar definiert: möglichst vollständige Automatisierung einer bisher manuellen Produktionslinie für elektromagnetische Ventile in seinem tschechischen Werk.

RESIM konnte bei Projektierung nicht nur die Erfahrungen aus der langen und erfolgreichen Zusammenarbeit mit ARGO-HYTOS nutzen, sondern auch auf das in 30 Jahren industrieller Automatisierung gewonnene Know-how zurückgreifen. Ein Teil eben dieses Know-hows ist die Erkenntnis: Geht es um hohe Präzision und Geschwindigkeit, sind Stäubli Roboter die erste Wahl.

In diesem Fall sind es vier SCARA-Roboter vom Typ TS2-80, die das Handling der elektromagnetischen Steuerventile während der Montage und dem anschließenden End-of-line-Test übernehmen. Dafür gibt es mehrere gute Gründe. Mit einem TS2-80 kann der Systemintegrator theoretisch bis zu 200 Greifvorgänge pro Minute realisieren. Das entspricht einer Zykluszeit von 0,33 Sekunden – bei hoher Präzision: Wiederholgenauigkeiten bis zu +/- 0,004 mm in der Z-Achse sind beim Pick & Place möglich.

Ganz so genau müssen die Roboter in der neuen Montagelinie von ARGO-HYTOS nicht arbeiten, aber die Anforderungen an die Präzision sind hoch. Schließlich werden die Ventile, wenn sie in Betrieb sind, mit mehreren 100 bar Druck beaufschlagt. Entsprechend genau muss die Montage der einzelnen Komponenten und insbesondere der Dichtungen sein.

Herausforderung: automatisierte Ventilprüfung

Als besondere Herausforderung stellte sich während der Projektierung die Automatisierung der End-of-line-Prüfung heraus. Für diese Aufgabe hat ARGO-HYTOS ein eigenes Prüfgerät  entwickelt, und hier kam es zu einem unerwarteten Hindernis. Das Einschrauben der Ventile in die Teststation bereitete dem TS2-80 keine Probleme. Beim Herausschrauben hingegen verklemmte sich ab und zu der letzte Gewindegang der Ventile, was zum Stillstand der Testanlage führte.

Lösung: Kraftmessung an der vierten Roboterachse

Die erfahrenen RESIM-Konstrukteure konnten dieses Problem rasch lösen, indem sie sich die Tatsache zunutze machten, dass die Stäubli Roboter eine integrierte Kraftmessung – ohne externe Sensorik – an allen vier Achsen erlauben. In diesem Fall wird die Kraft an der vierten Achse gemessen. So kann die Steuerung der Anlage direkt erkennen, ob sich das Ventil leicht im Innengewinde der Testanlage drehen lässt. Steigt die gemessene Kraft an, kann die Verklemmung durch ein kurzes Reversieren der Drehbewegung gelöst werden. Bei Bedarf wird dieser Vorgang mehrfach wiederholt.

Damit ist in jedem Fall sichergestellt, dass sich das Ventil nicht verklemmt und die Anlage nicht ungeplant zum Stillstand kommt. Diese Lösung bietet den großen Vorteil, dass die Kraftmessung integriert im Antriebssystem stattfindet. Man benötigt somit keine externe Sensorik.

Fazit: gute Zusammenarbeit, erfolgreiches Projekt

Aus Sicht aller Beteiligten war die Zusammenarbeit von Stäubli, ARGO-HYTOS und RESIM bei diesem Projekt äußerst produktiv und zielführend. Im Frühjahr 2022 wurde die Produktionslinie in Betrieb genommen, und nach nunmehr zwei Jahren arbeitet sie ebenso effizient wie bei der Installation. ARGO-HYTOS hat sein Ziel erreicht, den komplexen Endmontageprozess der elektromagnetischen Hydraulikventile vollständig zu automatisieren. Die Ventile entsprechen höchsten Qualitätsanforderungen, und das Stäubli Team ist stolz darauf, Teil dieser erfolgreichen Zusammenarbeit zu sein, die sicherlich nicht die letzte ihrer Art war.

Text: Ralf Högel