Roboterintegration für die Automatisierung von Leistungsschaltern | Benlong

Die weltweite Verlagerung hin zur automatisierten Fertigung hat Robotersystemintegration zu einer der meistgesuchten Fähigkeiten unter Fabrikbesitzern und Einkaufsleitern in der Niederspannungs-Elektroindustrie gemacht. Was sollten die Hersteller von Fehlerstromschutzschaltern, Fehlerstromschutzgeräten, Klimaanlagenkreisen, Leitungsschutzschaltern sowie Industrierobotern für die Automatisierung ihrer Abläufe angehen? Sie sind über die Frage, ob automatisiert werden soll, hinausgegangen, um zu verstehen, wie ein integrierter Prozess geschaffen werden kann, der Industrieroboter, Teilezuführungen, Sensoren und Steuerungen in einer automatisierten Linie einsetzt.

In diesem Artikel geben wir eine detaillierte Beschreibung der Robotersystemintegration, erläutern die Gründe, warum Indien, Türkei und Brasilien auf diese Technologie aufmerksam werden, und stellen die Unternehmen vor, die die Industrierobotik-Technologien produzieren, die Benlong Automation in seinen Prozessen verwendet. Außerdem beschreiben wir die Anwendung dieser Technologie bei der Montage von MCB-Griffen, die ein anschauliches Beispiel für aktuelle Praktiken in der Branche darstellt.

Definition des Konzepts der Robotersystemintegration

Einfach ausgedrückt bezieht sich die Robotersystemintegration auf den technischen Prozess, industrielle Roboter mit anderen Komponenten des Produktionsprozesses so zu verbinden, dass sie als eine Einheit funktionieren. Oft ist ein Roboterarm für sich genommen nahezu nutzlos. Sein wahrer Wert zeigt sich erst, wenn er am richtigen Ort positioniert, für eine bestimmte Funktion programmiert, mit geeigneten Bauteilhandhabungsgeräten ausgestattet, durch Sensoren oder Kameras gesteuert und von einer zentralen Steuerung verwaltet wird, die jedem Glied der Produktionskette sagt, wann es mit der Arbeit beginnen soll. Das Unternehmen, das diese Koordination entwirft, die Steuerungslogik schreibt, das mechanische Rahmenwerk baut und die fertige Linie im Werk des Kunden in Betrieb nimmt, agiert als Robotersystemintegrator.

Für einen Hersteller von Niederspannungs-Elektroprodukten besteht die Kombination meist aus robotergestützten Pick-and-Place- oder Materialhandhabungsarmen mit Komponenten wie Vibrationsschalenzuführern, präzisen Maschinen, Niet- oder Schweißstationen, Prüfständen oder Markiermaschinen. Der Roboter arbeitet nicht isoliert, sondern in Verbindung mit anderen Geräten – entscheidend ist, wie diese integriert werden. Deshalb sollten Käufer weniger über die Marke eines einzelnen Roboters nachdenken und mehr über die Qualität der Robotersystemintegration dahinter.

Es kann nützlich sein, eine integrierte Linie als aus zwei Ebenen bestehend zu betrachten. Die Hardware-Ebene besteht aus Geräten, die sichtbar sind – Roboter, Zuführer, Vorrichtungen, Förderbänder, Prüfstationen und Schutzvorrichtungen. Die Software-Ebene besteht aus den Elementen, die nicht sichtbar sind und umfasst die SPS-Logik, Rezept- und Umrüstmanagement, Sensor- und Bildverarbeitungsdaten sowie die Schnittstelle, die es dem Bediener ermöglicht, das System von einem einzigen Bildschirm aus zu steuern. Eine schwache Hardware-Ebene ist die Ursache für eine unzuverlässige Maschine, während eine schwache Software-Ebene zu einer Maschine führt, die überhaupt nicht genutzt werden kann. Starke Integration bedeutet, beides richtig zu machen, was jedoch viel komplizierter ist, als einfach einen Roboter an einen Tisch zu montieren.

Warum elektrische Fabriken in Robotik-Integration investieren

Steigende Arbeitskosten und der Rückgang der qualifizierten Montagearbeitskräfte sind die beiden Hauptauslöser. Eine manuelle Handhabungs- oder Kontaktnietzelle kann in jeder Schicht fünf bis zehn Arbeiter erfordern, während eine gute Robotikzelle ähnliche Ergebnisse mit ein oder zwei Bedienern erzielen kann, die den Prozess steuern. Allein die Einsparungen bei den Arbeitskosten helfen, Investitionen bei Zwei- oder Dreischichtbetrieben in weniger als einem Jahr zurückzugewinnen, was erklärt, warum viele Sicherungsautomatenwerke mit dieser Art von Ausrüstung in Richtung Automatisierung gehen.

Qualität und Rückverfolgbarkeit sind ein weiterer wichtiger Faktor. Exportmärkte sind gnadenlos: Viele Sicherungsautomaten, die bei einer Prüfung in Europa oder einer Zertifizierung im Golf scheitern, können für den Hersteller den Verlust des gesamten Auftrags bedeuten. Automatisierte Linien erfassen alle Zyklen, lehnen fehlerhafte Baugruppen ab und bieten eine nachvollziehbare Datenhistorie, die bei manuellen Linien nicht erreicht werden kann. Für Fabriken, die nach Indien, Türkei, Brasilien und in den Nahen Osten liefern, ist dies eine Notwendigkeit und kein Luxus.

Der dritte Treiber ist der Durchsatz. Wenn die Auftragsvolumen schneller wachsen, als eine Fabrik Personal einstellen und schulen kann, Automatisierungssystemintegration ist oft der einzige Weg, ohne proportionalen Anstieg der Mitarbeiterzahl und Fehlerquote zu skalieren. Eine richtig integrierte Robotiklinie liefert vorhersehbare Zykluszeiten, gleichbleibende Qualität und die Möglichkeit, Kapazitäten durch Replikation bewährter Zellen zu erhöhen, anstatt den Prozess bei jeder neuen Bestellung neu zu erfinden.

Die von Benlong Automation integrierten Roboter-Marken

Die Designwahl des Roboters in der Linie von Benlong Automation für einen großen Kunden hängt von der Roboteranwendung, der Last, der Betriebsgeschwindigkeit und oft auch von den Kundenanforderungen ab. Sehr viele multinationale Unternehmen bevorzugen bereits bestimmte Robotermarken in ihren Produktionseinheiten weltweit und verlangen von Benlong, einen Roboter auszuwählen, der ihrer Wahl hinsichtlich Verfügbarkeit von Ersatzteilen und verbesserter Schulung des Personals entspricht. Aus diesem Grund arbeitet Benlong mit allen gängigen Roboterplattformen und verlässt sich nicht auf einen bestimmten Lieferanten. Die Marken, die vom Unternehmen am häufigsten verwendet werden, sind FANUC, KUKA, KAWASAKI, EPSON und ABB.

FANUC

FANUC, der japanische Hersteller, bekannt für seine leuchtend gelben Roboter, verfügt über eine der weltweit größten installierten Basen und ist für seine Zuverlässigkeit, Langlebigkeit und verschiedene Modelle bekannt, die unterschiedliche Zwecke erfüllen können, von kompakten Tischroboterarmen bis hin zu leistungsstarken Schwerlastmodellen. FANUC-Modelle sind zuverlässig für Anwendungen wie Hochgeschwindigkeits-Picking, weshalb das Unternehmen bei Kunden beliebt ist, die einen Roboter suchen, der kontinuierlich mit minimalen Ausfallzeiten arbeiten kann.

KUKA

KUKA, das deutsche Unternehmen, bekannt für seine orangefarbenen Roboter, hat seinen Ruf in der Automobilfertigung etabliert und bringt damit seine Erfahrung in der Herstellung flexibler Schwerlast-Gelenkroboter in die Fertigungsindustrie ein. KUKA-Roboter werden häufig bei Aufgaben eingesetzt, die große Reichweiten, große Arbeitsbereiche oder die Koordination mehrerer Roboterarme erfordern. KUKA verfügt außerdem über eine flexible Programmier- und Steuerungsplattform, die bei Kunden sehr beliebt ist.

KAWASAKI

Kawasaki Robotics ist einer der Pioniere der Robotikindustrie. Seine Roboter sind bekannt für ihre robuste Bauweise und Vielseitigkeit, da sie verschiedene Aufgaben wie die Verteilung von Gegenständen, Montage usw. ausführen können. Hersteller, die einen zuverlässigen Roboter suchen, der von einem globalen Servicenetzwerk unterstützt wird, wählen Kawasaki Robotics.

EPSON

Epson ist mit SCARA- und Sechs-Achsen-Robotern verbunden, die sich besonders gut für die Montage elektrischer Komponenten eignen. Komponenten wie Schalter sind winzig und müssen schnell und präzise platziert werden, was die besondere Stärke der Epson-Roboter ist.

ABB

ABB ist eine Ingenieurgruppe mit Sitz in Schweden. ABB IRB-Roboter sind für nahezu jede Fertigungsindustrie verfügbar, und ihre Programmierung wird durch exzellente ABB-Programmiersimulationssoftware erleichtert.

Wesentlich ist nicht, dass eine Technologie besser ist als die anderen. Vielmehr geht es bei der Systemintegration darum, für jede Anwendung den passenden Roboter auszuwählen und sicherzustellen, dass der gesamte Montageprozess reibungslos funktioniert.

Häufige Roboteraufgaben an einer Leitung zur Montage von Leistungsschaltern

Neue Käufer von Automatisierung denken meist an einen Automaten, der den gesamten Vorgang übernimmt. Tatsächlich führen Roboter nur einige spezialisierte Funktionen aus, während spezialisierte Stationen die detaillierten Aufgaben erledigen. Das Wissen um diese Trennung ist für Einkaufsabteilungen entscheidend, um das Projekt richtig zu definieren.

Die am häufigsten ausgeführten Funktionen von Robotern in elektrischen Montagelinien sind die Materialzuführung und das Beladen, wobei der Roboterarm für die Zuführung von Geräten und das Befüllen von Magazinen zuständig ist, um sicherzustellen, dass die Linie stets mit Materialien versorgt wird; Maschinenbedienung bedeutet entweder das Be- oder Entladen von Teilen an der Montage- oder Spritzgussstation; Transfer bedeutet, dass das Robotersystem die hergestellten Teile von einem Prozess zum nächsten bewegt, anstelle eines Förderbands oder Bedieners; Testübergabe umfasst die Übergabe fertiger Produkte an ein Gerät zur Prüfung und Zertifizierung; und End-of-Line-Palettierung und Verpackung beziehen sich auf die Vorgänge des Stapelns, Verpackens und Etikettierens genehmigter Leistungsschalter. Da gute Integratoren all diese Aufgaben der kostengünstigsten und zuverlässigsten Lösung zuweisen, beinhaltet diese Tendenz häufig den Einsatz eines Roboters, obwohl ein einfacher Lader oder Förderer ausreichen würde.

Der verborgene Wert: Daten, Software und maschinelles Sehen

Der am meisten übersehene Vorteil der Integration von Robotern sind die Daten selbst. Jede Roboteraktion, Sensormessung oder Ablehnung wird mit einem Zeitstempel erfasst und einem bestimmten Gerät zugeordnet. Dies verwandelt die Produktionslinie im Wesentlichen in eine Goldgrube von Aufzeichnungen für einen Hersteller von Leistungsschaltern, da nun Informationen über Ausbeuten pro Schicht, Fehler pro Station und detaillierte Produktionshistorien für jeden produzierten und versandten Leistungsschalter bereitgestellt werden können. Wenn ein ausländischer Kunde Informationen anfordert, einschließlich der Dokumentation des Exportvorgangs, sind diese nun auf Knopfdruck verfügbar.

Maschinelles Sehen hat sich bereits diesem Trend angeschlossen. Eine von einem Roboter betriebene Kamera kann überprüfen, ob der Griff richtig positioniert ist, ob eine Feder an der richtigen Stelle in der Montage vorhanden ist oder ob die Markierung auf dem Block gut sichtbar ist. Die Notwendigkeit manueller Inspektionen entfällt dank der foto-geführten Arbeitszelle.

Robotik-Integration in der MCB-Griff-Verbindungs-Montage

Um zu sehen, wie diese Prinzipien in der Praxis funktionieren, betrachten wir eine der bewährten Stationen von Benlong: MCB-Griff-Verbindungs-Automatikmontagemaschine. Diese Maschine montiert den Bediengriff und die Metallverbindung eines Miniatur-Leistungsschalters mit einem präzisen Dreh-Indexiertisch, zwei Vibrationsschalentrichtern, integrierten Sensoren und einem automatischen Ablehnmechanismus. Sie arbeitet mit 30 bis 50 Montagen pro Minute, ersetzt drei bis fünf manuelle Bediener und weist fehlerhafte Einheiten zurück, bevor sie weiterverarbeitet werden – und liefert eine gleichbleibende Leistung, die manuelle Montage nicht erreichen kann.

Für sich genommen ist dies bereits eine hochautomatisierte Zelle. Innerhalb eines größeren Integrationsprojekts kann ein Roboter hinzugefügt werden, um Griffe und Verbindungen in die Zuführungen zu laden, fertige Baugruppen zur nächsten Station zu transportieren oder fertige Leistungsschalter zu palettieren – alles koordiniert durch dieselbe SPS. Das ist das Wesen der Robotik-Integration: eine leistungsfähige eigenständige Maschine nehmen und sie in einen kontinuierlichen, robotergestützten Ablauf einweben, der zwischen den Stationen fast keine manuelle Handhabung erfordert.

Von einer Einzelzelle zu einer voll integrierten Linie

Eine Griff-Glied-Station existiert selten isoliert. In einem kompletten Leistungsschalterwerk steht sie neben Kontaktnietung, Lichtbogenlöschkammer-Montage, Kalibrierung, magnetischer und thermischer Auslöseprüfung, Laserbeschriftung sowie Sortier- und Verpackungsprozessen. Benlongs MCB-Automatisierungslinie integriert diese Abläufe in einen einzigen kontinuierlichen Fluss, wobei Roboter und Förderbänder Teile zwischen den Stationen unter zentraler Steuerung bewegen.

Die Entscheidung, wie viel dieser Linie automatisiert werden soll, ist eine echte Geschäftsfrage und keine vorgefasste Meinung. Einige Hersteller profitieren von einer vollautomatisierten Linie mit zwei Bedienern pro Schicht; andere sind mit einer halbautomatisierten Konfiguration besser bedient, die bestimmte manuelle Schritte beibehält, um die Investitionskosten niedrig zu halten. Benlongs Vergleich von vollautomatischer versus halbautomatischer Montage erläutert die Kompromisse, sodass Käufer ihr Automatisierungsniveau an Volumen, Budget und Produktmix anpassen können, bevor sie sich auf ein Design festlegen.

Wie man einen Robotersystemintegrator auswählt

Der Roboter ist eine Handelsware; die Integration nicht. Zwei Integratoren können denselben FANUC- oder ABB-Arm verwenden und sehr unterschiedliche Ergebnisse liefern, da der eigentliche Wert im Prozesswissen, Werkzeugdesign und der Steuerungstechnik liegt. Bei der Bewertung eines Partners sollten Käufer im Elektroniksektor einige Faktoren sorgfältig abwägen.

Branchenspezifisches Fachwissen ist wichtiger als reine Größe. Ein Generalist, der hauptsächlich Automobillinien baut, versteht möglicherweise nicht die Besonderheiten von Leistungsschalterkomponenten, während ein Spezialist, der Hunderte von MCB- und MCCB-Linien gebaut hat, Probleme vor ihrem Auftreten vorhersieht. Benlongs Fokus auf die Niederspannungs-Elektroherstellung seit 2008 ist die Art von Branchentiefe, die Projekte verkürzt und Risiken reduziert – ein Punkt, der in seinem Leitfaden zur Auswahl eines Hersteller kundenspezifischer automatisierter Montageanlagen.

• Flexibilität bei der Marke – Bereitschaft, FANUC, KUKA, Kawasaki, Epson, ABB oder den üblichen Standard des Kunden in Betracht zu ziehen, anstatt auf nur einer Marke zu bestehen.
  Vollständiger Umfang – jegliche Ingenieurleistungen, Werkzeuge, Software, Tests und Integration werden von einem einzigen Unternehmen umgesetzt.
  Nachgewiesene Leistung und Effizienz bei ähnlichen Produkten, bestätigt durch Abnahmetests.
  Globales Serviceprogramm – Ersatzteilversorgung, Diagnostik und Service für Kunden, die sich lange Ausfallzeiten nicht leisten können.

  Um ein qualifizierter Partner zu sein, sollte man funktionierende Maschinen vorzeigen, realistische Zykluszeiten bereitstellen und eine vergleichende Analyse der Kapitalrenditen für manuelle und automatisierte Produktion am Produkt des Kunden durchführen.

Warum ausländische Käufer die Nachfrage antreiben

Der Großteil der Nachfrage stammt derzeit von Herstellern, die Waren exportieren. In Indien besteht ein schnell wachsender Bedarf bei Herstellern von MCB und RCCB, die gleichzeitig die Produktion und Qualität steigern müssen, um nationale Infrastrukturprojekte und Auslandaufträge durchzuführen. In der Türkei und Brasilien modernisieren Hersteller mit langer Tradition alte manuelle Linien, um im Markt für kostengünstige Importe wettbewerbsfähig zu bleiben und die steigenden Qualitätsstandards für Waren zu erfüllen. Für all diese Unternehmen bietet die integrierte Robotikautomatisierung dieselben Vorteile: erhöhte Produktivität, geringere Fehlerquote, niedrigere Arbeitskosten und das erforderliche Maß an Rückverfolgbarkeit, um die Anforderungen internationaler Käufer zu erfüllen.

Die Zusammenarbeit mit einem ausländischen Integrator wirft viele praktische Fragen auf, und Kunden tun gut daran, diese im Voraus zu bedenken. Ferninbetriebnahme, klare Abnahmeverfahren, Dokumentation in Englisch, Video-Schulungen für Bediener und garantierte Lieferzeiten für Ersatzteile werden zu wichtigen Themen, wenn man mit einem Unternehmen arbeitet, das tausende Kilometer entfernt ist. Hierbei erweist sich die Erfahrung des spezialisierten Herstellers als sehr hilfreich.

Fazit: Integration ist der wahre Wettbewerbsvorteil

Die Integration von Robotern ist ein wichtiger Schritt für Hersteller von Leistungsschaltern und Niederspannungs-Elektrogeräten, um die effektive Nutzung von Robotern in der Produktionslinie zu realisieren und zertifizierte Produkte herzustellen. Der Hersteller der Roboter – FANUC, KUKA, Kawasaki, Epson oder ABB – ist dabei wesentlich weniger entscheidend als die angewandten technischen Lösungen. Benlong Automation konnte Montage- und Prüflinien entwerfen, konstruieren und implementieren, die auf einer bestimmten Roboterplattform basieren, die perfekt zur Aufgabe passt, egal wie komplex diese ist – von der Produktion einzelner Türschalter bis hin zur vollständigen automatischen Montage von MCB.

Wenn Sie ein Automatisierungsprojekt umsetzen möchten, ist der erste Schritt, Kontakt mit dem Engineering-Team von Benlong aufzunehmen und Ihr Produkt sowie die erwartete Produktionsmenge mitzuteilen. Anhand dieser Informationen entwickeln die Ingenieure die optimalste Lösung und führen einen vollständigen Vergleich der Kapitalrenditen von manueller und automatisierter Produktion durch.

Huang Xiaolei | Benlong Automatisierung