Ausgangslage
In der Firma Hager Industrie AG bin ich im Bereich Energieverteilsysteme tätig. Für die Stromverteilsysteme im Hochstrombereich werden Basisschränke (Gestelle) benötigt. In den Basisschrank wird die komplette Anlage eingebaut, dabei ist ein grosses Thema die IP-Schutzklasse. Standardmässig werden die Schränke mit IP30 oder IP40 verkauft. Es gibt jedoch auch die Anforderung zu IP55. Zum heutigen Zeitpunkt werden ca. 500 – 600 Schränke pro Jahr mit dem IP55 verkauft. Es gibt ein Stromverteilsystem (aus Italien), welches von ihnen abgekündigt wurde und nun mit dem Schweizer-System aufgefangen werden soll. Das System muss neu in das IP55 Gestell implementiert werden. Dies bedeutet, dass in Zukunft in der Schweiz ca. 5600 Schränke pro Jahr mit der Schutzklasse IP55 produziert werden sollen. Das hat zur Folge, dass die Montagezeit der Schränke kürzer werden muss.
Herstellung der IP55 Gestelle:
Das Gestell besteht aus Profilen und Eckstücken, welche zusammengenietet werden. Im Anschluss müssen die Spaltmasse von Hand abgedichtet werden.
Grund: Die Toleranzen der Profile und dem Eckstück sind zu gross, um die Schutzklasse IP55 zu erreichen. Daher wird zwischen dem Eckstück und dem Profil die Spaltmasse von Hand abgedichtet.
Aufgabenstellung
Am Ende soll ein komplettes Konzept einer automatisierten Eckstückabdichtungsanlage stehen. Anhand diesem Konzept soll entschieden werden, ob die Anlage gebaut werden soll oder nicht.
Technische Ziele
- Grösse der Anlage max. 3500mm x 2500mm x 2500mm (H x B x T)
- Toleranzen des IP55 Gestells müssen ausgeglichen werden
- IP55 Gestelle
- Gewicht der Anlage (mit IP55 Gestell) max. 255kg
- IP55 muss geklemmt werden können
- IP55 Gestell muss genau positioniert werden können
- Abdichtung durch definierten Zweikomponentenkleber
- Alle Bedienelemente müssen einfach zugänglich sein
- Zwei Beutel Zweikomponentenkleber muss einfach austauschbar sein
- Zwei Beutel mit min. 2 Liter Zweikomponentenkleber
- Notausschalter erforderlich
- Wiederholgenauigkeit
- Das Gestell muss ohne Werkzeug installiert & deinstalliert werden können
- Austausch eines IP55 Gestells unter 3 Minuten (inkl. Start des Programms)
- Budget: CHF 100'000.00
Die Lösung
Die Lösung der automatisierten Eckstückabdichtung ist an einer Definierten Stelle in der Produktion zu platzieren. Der linke der Teil der Anlage ist starr. Der rechte Teil der Anlage wird durch das Bedienelement mittels Linearführungen auf die richtige Position bewegt. Die Befestigung des IP55 Gestells erfolgt über Pneumatik Zylinder. Diese haben ein integriertes Messsystem, um die Toleranzen des Gestells zu erkennen und die Differenz an die abzudichtenden Gelenkroboter zu übertragen. Es sind zwei Gelenkroboter von UNIVERSAL ROBOTICS verbaut, welche beide Seiten des IP55 Gestells abdichten.
Nutzen / Mehrwert
Das Budget von CHF 100'000 wurde nicht überschritten. Die kompletten Ausgaben der Anlage betragen CHF 76'820 und die amortisierten Kosten nach dem ersten Jahr betragen CHF 78'400. Dies bedeutet, dass die automatisierte Eckstückabdichtungsanlage bereits nach dem ersten Jahr amortisiert ist. Für jedes weitere Jahr wird der komplette Amortisationsbetrag eingespart.
Durch die Anlage wird nicht nur an den Kosten gespart, sondern auch an der Zeit. Für die gleiche Menge an Schränken, welche von Hand abgedichtet werden, wird eine Gesamtzeit von 1400 Stunden pro Jahr benötigt. Wird dies in Arbeitstage umgerechnet, entspricht es einer vollen Auslastung eines Mitarbeiters von 175 Arbeitstagen, welches 80% eines Jahres ausmacht. Mit der automatisierten Anlage wird für die gleiche Menge nur noch eine Zeit von 280 Stunden benötigt. Wird dies wieder in Arbeitstage umgerechnet, entspricht es einer vollen Auslastung eines Mitarbeiters von 35 Arbeitstagen, welches 16% eines Jahres ausmacht.
Wenn sich die Jahresmenge massiv erhöhen sollte, so kann ohne weiteres eine weitere Anlage in Betracht gezogen werden.
Schlusswort
Eine automatisierte Eckstückabdichtungsanlage zu entwickeln war für mich eine grosse Herausforderung. Da ich keine Vorkenntnisse in der Robotik hatte, wurde ich mehrmals vor grosse Schwierigkeiten gestellt. Beim Erarbeiten dieser Diplomarbeit konnte ich auf viele erlernte Arbeitsweisen / Vorgehensweisen und Techniken zurückgreifen. Durch den zu Beginn erstellen Projektplan konnte das Projekt strukturiert abgearbeitet werden. Ich wusste genau, wann ich wie weit mit der Arbeit sein musste, ohne dabei in Verzug zu kommen.
Mit meiner Diplomarbeit bin ich sehr zufrieden. Ich musste viele Stunden neben dem Berufsalltag investieren und das war nicht immer einfach, jedoch hat sich jede Einzelne davon gelohnt. Das Endresultat ist eine gelungene Arbeit mit einer realisierbaren Verbesserungslösung.
