Low-Cost-Robotik Mit Kleben statt Schweißen Zeit und Geld gespart

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Ein Tapeziergerätehersteller aus Wolfsburg hat das aufwendige manuelle Punktschweißen kostengünstig und risikoarm durch einen Kleberoboter ersetzt – mithilfe der Low-Cost-Robotics-Plattform RBTX.

Die Traumwohnung ist gefunden. Doch vor dem Einzug muss tapeziert werden – und das hat es in sich: Meter für Meter Kleister auf die Tapete auftragen und dabei Hände und Klamotten einschmieren. Unschön, findet auch die Tapo-fix GmbH & Co. KG. Das Unternehmen aus Wolfsburg hat deshalb ein Tapeziergerät entwickelt, das optisch an einen Drucker erinnert. Befestigen lässt es sich am Ende des Tapeziertisches, einige Modelle stehen auf einem eigenen Untergestell. Spannt der Anwender das Ende der Tapete in das Walzensystem ein, kann er die Tapete über eine Walze durch eine mit Kleister gefüllte Edelstahlwanne ziehen – schon ist der Klebstoff aufgetragen. Die Lösung ist besonders bei Handwerkern beliebt. Seit nunmehr 60 Jahren fertigt der kleine Familienbetrieb mit 25 Mitarbeitern rund 150 Geräte verschiedener Baureihen pro Woche. Und sucht stets nach Möglichkeiten, die Produktivität zu steigern.

Kleben statt Punktschweißen

Einige Arbeitsschritte in der Produktion von Tapo-fix sind bereits mit CNC-Maschinen automatisiert, andere erfolgen per Hand: etwa das Punktschweißen der Seitenteile der Edelstahlwanne. Dazu muss ein Mitarbeiter die Wanne mehrere Minuten in der Luft balancieren, um die Schweißpunkte präzise zu setzen. Bis zu 400-mal pro Woche. Das ist nicht nur anstrengend und wegen der Nacharbeit wie dem Entfernen der Anlassfarben zeitaufwendig, sondern erfordert auch viel Erfahrung. Das ist problematisch, wenn der Mitarbeiter einmal krank ist: Für seine Expertise lässt sich schwer Ersatz schaffen – Produktivitätsausfall droht. „Wir haben uns deshalb entschlossen, das Punktschweißen durch Kleben zu ersetzen. Und den Prozess gleichzeitig zu automatisieren, um Mitarbeiter weiter zu entlasten“, erklärt Moritz Hohenhövel, Geschäftsführer von Tapo-fix.

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Hohenhövel machte sich auf die Suche nach einem Anbieter von Automationstechnik. Sein Problem: Viele Industrieroboter und Steuerungen sind für simple Automationsaufgaben überdimensioniert und teuer. Fündig wurde Hohenhövel schließlich bei RBTX, einem Online-Marktplatz, auf dem Hersteller von Low-Cost-Robotics Produkte und Kompetenzen bündeln. Das elektromechanische Grundgerüst bilden hier die sogenannten Roboter von Igus, darunter Gelenkarm-, kartesische und Deltaroboter. Das Besondere: Der Kölner Kunststoffspezialist ersetzt Metall, wo immer es geht, durch Hochleistungskunststoff. Dadurch kostet etwa der Roboterarm Rebel Cobot mit knapp 3.500 Euro nur ein Bruchteil des Preises eines marktüblichen Industrieroboters.

Perfekt aufeinander abgestimmt

Ebenfalls auf der Plattform erhältlich: Abgestimmte Komponenten verschiedener Hersteller, darunter Vision-Systeme, Gripper, grafische Benutzeroberflächen, Motoren, Sensoren und Steuerungen. Böse Überraschungen bezüglich Inkompatibilität sind dabei ausgeschlossen. „Damit auch kleinen Mittelständlern der risikoarme Sprung ins Automationszeitalter gelingt, haben Ingenieure alle Komponenten bereits miteinander kombiniert und getestet“, sagt Norman Franke, Entwicklungsingenieur Robotik und Automatisierung bei Igus. „Das gewährleistet ein reibungsloses Zusammenspiel. Betriebe können sich Lösungen zusammenstellen und sofort loslegen.“

Hohenhövel und sein Vater, zuvor Geschäftsführer des Familienbetriebs sowie Ingenieur und Konstrukteur, taten genau das. Als Herzstück wählten sie einen Raumportalroboter, der sich über drei Linearachsen bewegt, angetrieben von Zahnriemen und NEMA-Schrittmotoren. Montiert am Schlitten: eine Kartusche, die über eine feine Düse Klebstoff abgibt. Die genauen Maße des Systems konnten die Automations-Novizen dabei mit wenigen Klicks am Computer festlegen – und so das Portal der Größe des zu klebenden Bauteils perfekt anpassen.

Der nächste Schritt: die passende Steuerung. Hier entschieden sich Vater und Sohn Hohenhövel für die Motorsteuerung Drylin Dryve D1. „Beim Thema Automation schreckte uns früher die Tatsache ab, dass wir Komponenten wie Linearachsen, Schrittmotoren, Leitungen, Energieführungen und Steuerung mühsam zusammensuchen und aufeinander abstimmen müssen“, sagt Moritz Hohenhövel. „Umso glücklicher waren wir, dass auf der RBTX-Plattform alle Zutaten für eine individuelle Automationslösung bereits aufeinander abgestimmt und getestet sind.“ Ebenfalls hilfreich: ein Onlinetool, das mit einem digitalen Zwilling die Bewegungsmöglichkeiten des konfigurierten Raumportals visualisiert. „Nachdem wir das Portal online konfiguriert und uns von der Funktionalität überzeugt hatten, konnten wir ruhigen Gewissens bestellen.“

Wenige Tage nach der Bestellung klingelte die Spedition bei tapo-fix. „Wir haben dann sofort mit dem Aufbau begonnen“, berichtet Hohenhövel. Die Hardwarekomponenten waren fix montiert. Kaum komplizierter: die Programmierung des Bewegungsablaufs. Mit der Motorsteuerung Drylin Dryve D1 konnte Hohenhövel über ein Webinterface ohne Programmierkenntnisse die Klebstoffbahn und die Positionen festlegen, wo sich die Düse der Klebstoffkartusche öffnet und schließt. „Wir haben uns etwas Know-how angelesen und bei Fragen den Telefonservice von igus kontaktiert. Nach drei Tagen war das System einsatzbereit.“

Jetzt legen Mitarbeiter die Seitenteile der Edelstahlwanne auf eine Plattform unter dem Raumportal. Ein Knopfdruck setzt den Roboter in Bewegung, der eine Klebstoffbahn zeichnet, die den Seitenkonturen der Edelstahlwanne entspricht – mit einer Wiederholgenauigkeit von 0,02 Millimetern. Präziser als jeder Mensch. Zum Vergleich: Menschenhaare sind zwischen 0,05 und 0,08 Millimeter dick. Nach dem Kleben muss der Mitarbeiter das Seitenteil dann nur noch gegen die Wanne pressen. „Unsere Kollegen sind von der neuen Automationslösung begeistert. Die körperliche Anstrengung des Punktschweißens ist Schnee von gestern. Zudem ist der Roboter so leicht zu bedienen, dass wir in kurzer Zeit drei Mitarbeiter anlernen konnten. Somit sind wir auch in Krankheitsfällen flexibel.“

Investition hat sich rasch bezahlt gemacht

Der Kleberoboter ist bei Tapo-fix nun seit einigen Monaten in Betrieb. Eine Investition, die sich bezahlt gemacht hat. „Wir haben nicht nur unsere Mitarbeiter entlastet, sondern auch eine Kostenersparnis von rund 8.000 Euro pro Jahr erreicht“, freut sich Hohenhövel. Kaum mehr hat das System gekostet. Das Portal rund 8.000 Euro, die Steuerung knapp 380 Euro. Zum Vergleich: Viele SPS-Steuerungen sind für simple Automationsaufgaben überdimensioniert und verursachen inklusive Lizenz schnell Kosten von über 10.000 Euro. „Das Projekt beweist einmal mehr, dass es heute dank Low-Cost-Robotic problemlos möglich ist, monotone Prozesse kostengünstig und risikoarm zu automatisieren“, meint Franke.

„Wir sind vom Ergebnis wirklich begeistert“, so Hohenhövel abschließend. „Daher spielen wir schon jetzt mit dem Gedanken, in Zukunft die Be- und Entladung der CNC-Maschinen mit Roboterarmen von RBTX zu automatisieren.“

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