Roboterschweißen und Prüfung im Reinraum

Medizintechnik: MartinMechanic baut Automationszelle zur Herstellung von OP-Fangkörbchen / Filigranes Teilehandling

Nagold (k-w). Mit einem sehr filigranen Teilehandling hat sich MartinMechanic beim Bau einer Automationszelle für die Medizintechnik auseinandergesetzt. Für das Schweißen und Prüfen eines Fangkörbchens werden zwei Scara-Roboter vom Typ Omron XG600 in Reinraumausführung und fünf Bildverarbeitungen eingesetzt.

Die Fangkörbchen, in denen bei Operationen feinste Konkremente aus allen Lagen aufgefangen werden können, werden mit einem Schaft verschweißt, der zwar absolut steif sein muss, aber auch über ein hyperflexibles, distales Ende verfügt. Deshalb sind alle Arbeitsgänge genauestens definiert. Dabei erreicht die Automationszelle MLA27428 eine Zykluszeit von 25 Sekunden. Wichtig ist, dass die feinen Titandrähtchen des Fangkörbchens in einer Flucht angeordnet sind, damit die axiale und radiale Ausrichtung exakt sind.

Da die Teile wegen ihrer Empfindlichkeit nicht geschüttet werden dürfen, erfolgt die Bereitstellung in Kunststoff-Trays. Der Werker legt diese in einer Schublade ab. Das Magazin zieht sich automatisch in Arbeitsposition. Eine Kamera über dem Kunststoff-Tray, das von unten beleuchtet ist, vermittelt dem Roboter die genaue Lage des vier Millimeter langen Schafts.

Jetzt holt der Handling-Roboter den Schaft ab und wandert mit ihm zur Ausrichtstation, wo er ihn in die Kavität einlegt, die auf einem Servomotor angebracht ist. Danach holt der Roboter das Körbchen, das in der zweiten Schublade in einem Kunststoff-Tray platziert wurde, ebenfalls ab und legt es in die Ausrichtstation ein. Vor der Weiterverarbeitung werden die Teile axial und rotatorisch auf ihre Positioniergenauigkeit überprüft.

Da er über zwei Greifer verfügt nimmt der Roboter wiederum beide Teile auf einmal auf, um sie in die Spannfutteraufnahme des Pendeltisches einzulegen. Der Handling-Roboter fährt, nachdem sich die Spannvorrichtung automatisch geschlossen hat, in seine Grundstellung zurück.

Der Pendeltisch dreht sich zur Laserschweißstation, wo mit Hilfe einer weiteren Bildverarbeitung nochmals die Ausrichtung der Bauteile überprüft wird. Die Position kann mit der Servo-Dreheinheit bei Bedarf noch korrigiert werden.

Nun senkt sich die lichtdichte Schweißschutzhaube mittels Absenkachse über die Teile, damit Körbchen und Schaft verbunden werden können. Das fünffache Punktschweißen geschieht unter Schutzgas, um eine gleichmäßige homogene Schweißnaht zu erhalten. Dafür wurde im Dach der Automationszelle ein Absaugstutzen und eine Zuluftöffnung mit Filter angebracht, um die Luft im Innern der Arbeitszelle sofort zu reinigen.

Sobald die Schweißschutzhaube wieder hochgefahren ist, ist der Pendeltisch freigegeben. Dieser dreht sich dann um 180 Grad, damit der Prüfroboter das fertige Teil aufnehmen und in die Prüfstation einlegen kann. Die Zugprüfung stellt sicher, dass die Schweißnaht hält. Danach werden im Rundlauf die Teile nochmals überprüft.

Die Fertigteile, die der Prüfung standhalten, werden in bereitgestellte Blister eingelegt. Dazu benutzt der Werker zwei Schubladen, sodass die Trays im Wechsel entnommen werden können. Teile, die nicht in Ordnung sind, wandern in ein separates Magazin. Außerdem können fertige Teile über einen Anforderungsschalter jederzeit aus dem laufenden Produktionsprozess ausgeschleust werden. Auch sie werden dann in einen Blister gelegt, der über die Seitentüre zugänglich ist.

Sämtliche Prozessdaten werden überwacht und archiviert, da es sich um die Fertigung von Operationsinstrumenten handelt. Sensoren geben über die offene Schnittstelle der Anlage im 20-Sekunden-Intervall Auskunft über die Produktionsmenge, die ausgeschleusten SPC-Teile sowie die für nicht in Ordnung befundenen Teile. Zudem werden der Maschinenstatus, die Auftrags-, Chargen- und Identifikationsnummern, die laufenden Stückzahlen, Gasfluss und Laserleistung erfasst.

Gesteuert wird die MLA27428 über eine Siemens SF15090F. Das 19 Zoll große Bediendisplay, auf dem auch die Kamera- und Zugprüfung visualisiert sind, ist in einem festen Gehäuse am Gelenkarm angebracht. Die Entwicklungszeit dieser neuen Anlage betrug 12 Monate bis zur Inbetriebnahme beim Kunden. Die Vor-Nullserien-Fertigung fand im Hause MartinMechanic statt.

Weitere Infos: http://www.MartinMechanic.com