Just-in-time: Automatisierte Produktion individueller Bürostühle

Als international etablierter Hersteller von Büro- und Sitzmöbeln weiß man bei der Schweizer Firma SITAG AG ganz genau, was Kunden wünschen. Hochwertiges Design und hohe Qualität zu günstigen Preisen. Um dies zu erreichen, hat sich SITAG auf die Fahnen geschrieben, bereits ab der Entwicklung alle herstellungsrelevanten Aspekte gebührend zu berücksichtigen, durch die Auftrags- und JIT-gesteuerte Produktion sowohl das umlaufende Kapital als auch die Lagerhaltung in Form von Fertigware auf ein Minimum zu reduzieren und darüber hinaus die Qualität zu sichern.

Ausgangslage/Aufgabenstellung
Realisation
Systemkomponenten/Auftragsumfang
Ergebnis/Erfolg
Ansprechpartner

Branche:					Möbelindustrie
Kunde:					SITAG AG, Schweiz
Anwendung:					Montage
Zielsetzung:					Flexibilisierung des Montageprozesses
Implementierung:					8/2001

Ausgangslage/Aufgabenstellung

In Hinblick auf Funktionalität und Qualität für mehr Arbeitseffizienz kommt heute Büromöbeln - und hier vor allem Bürostühlen - eine ganz entscheidende Rolle zu, zumal die meisten Arbeiten im Sitzen erledigt werden. Einfache Bedienung und ansprechendes Design sind gefragt, denn das Ambiente im Büro oder am Arbeitsplatz soll stimmen und die Motivation der Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter gesteigert werden.

Gleichzeitig wird immer besseres Design und höhere Qualität zu einem immer besseren Preis-/Leistungsverhältnis erwartet. Aus diesem Grund wurde am Standort Sennwald mit einem hohen Automatisierungsgrad unter anderem die Produktion von Bürostühlen für die gesamte SITAG International konzentriert. Heute stellen auf dieser Basis 170 Mitarbeiter/innen auf einer Produktionsfläche von rund 30.000 m² pro Jahr sowohl tausende von Büromöbeln als auch rund 120.000 Bürostühle her. 

Der Roboter als Effizienz-Pusher   
Im Rahmen der anstehenden Produktion des neu entwickelten und vielversprechenden Stuhlmodells DL 200 galt es, aufgrund von materialtechnischen Anforderungen einige Produktions- und Qualitätsprobleme zu lösen. Schwierig gestaltete sich dies besonders in Bezug auf die Verbindung des Rückenlehnen-Gewebes durch die Applikation von Klebstoff mit dem Rückenlehnen-Rahmen. Die Verantwortlichen erstellten deshalb ein Pflichtenheft und legten darin alle Prozessschritte sowie die notwendigen Parameter für eine qualitativ hochwertige Klebstoff-Applikation.
 
Dies umfasste das präzise Beschneiden des eingelegten Gewebes, die vorherige Erwärmung des Rahmens und des Deckels sowie das Zeitfenster für den Press- und Aushärtevorgang. Die Analyse und Bewertung der einzelnen Prozessschritte ergab, dass für diese Applikation im manuellen Herstellungsprozess sehr viel und vor allem qualifiziertes Personal notwendig sein würde, oder eben eine automatisierte Lösung zu realisieren ist.

Der Roboter übernimmt alle kritische Arbeiten 
Die Entscheidung fiel letztendlich zugunsten einer automatisierten Lösung. Aus gutem Grunde, denn...
• der Klebeauftrag muss präzise und exakt reproduzierbar erfolgen
• das Schneiden des Rückenlehnengewebes muss exakt und fehlerfrei 
   durchgeführt werden sowie frei von Beschädigungen des Rahmens sein
• für zusätzliche Verbindungsschrauben müssen außerdem diverse 
   Bohrungen eingebracht werden
• und gleichzeitig wird der Produktqualität höchste Priorität eingeräumt

In der Konsequenz bedeutete dies das Investment in hoch leistungsfähige und gleichzeitig hoch flexible Produktions-Einrichtungen.

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Realisation

In enger Zusammenarbeit der SITAG AG mit der Firma  Sonderer GmbH aus der Schweiz, einem erfahrenen Sondermaschinen-Hersteller sowie dem Roboter-Hersteller KUKA, entstand eine integrierte Roboterzelle für die komplette Applikation und Vormontage der Baugruppe Rückenlehne der Bürostuhlserie DL 200. Die Stuhlfamilie DL 200 existiert dabei in verschiedenen Farb-Varianten des Rücklehnenrahmens und des Rückenlehnen-Gewebes. Um höchste Flexibilität in der Produktion zu gewährleisten, war es nötig, alle diese Varianten in der Roboterzelle "chaotisch" fertigen zu können. In der Praxis sollte Stückzahl 1 realisierbar sein.

Die gemeinsam entwickelte Roboterzelle war in einer ersten Version wie folgt aufgebaut:      
Um den zentral angeordneten Sechsachs-Knickarmroboter KUKA KR 6 wurden anfangs zwei Schiebetisch-Stationen und drei Werkzeug-Wechselstationen mit Handbedien-Paneel gruppiert. Außerhalb der Zelle befinden sich die zugeordnete Peripherie in Form einer Heizkammer zum Vorwärmen von Rückenlehnen-Rahmen und Deckel, einer Rüststation zum Vorbereiten des Spann- und Aufsetzrahmens mit dem Rückenlehnen-Gewebe, einer Pump- und Dosieranlage für den Klebstoff, einer Station zum manuellen Verschrauben von Rahmen, Gewebe und Deckel sowie der zugehörigen Schrauben-Zuführeinrichtung.

Der Arbeitsablauf gestaltet sich dabei wie folgt:
Der Werker entnimmt den vorgewärmten Rahmen aus einer Heizkammer und legt ihn auf die Werkstückaufnahme des ersten (linken) Schiebetisches auf. Der Schiebetisch fährt automatisch in die Zelle ein. Der Knickarmroboter hat über den Werkzeug-Wechselflansch bereits die Kleber-Dosierpistole aufgenommen und appliziert den Klebstoff exakt und wiederholgenau auf den Rahmen. Der Schiebetisch fährt wieder nach draußen und der Werker setzt den Spannrahmen mit dem eingelegten Gewebe auf. Dann fährt der Schiebetisch mit dem Rahmen und dem Gewebe in die Pressposition und nach dem Absenken der Presseinheit verharrt das Werkstück dort etwa 300 Sekunden.
Währenddessen wechselt der Roboter das Schneidwerkzeug Sonotrode (Ultraschall-angetriebenes Messer) ein.

Nach dem Pressen und Aushärten des Klebers fährt der Schiebetisch in die Schneidposition und der Roboter schneidet hier das überstehende Gewebe ab. Der Schiebetisch fährt zurück in die Ausgangs- und Beschickungs-/Entnahmeposition und der Werker setzt den Rahmen mit dem Gewebe auf den zweiten (rechten) Schiebetisch.

Als nächstes erfolgt das erneute Beleimen mittels des Roboters, das Ausfahren in die Ausgangsposition, das Auflegen des Deckels von Hand, das Einfahren in die Pressstation, das nunmehr kürzere Verharren zum Pressen/Aushärten, das manuelle Umsetzen mit anschließendem Verfahren in die Bohrposition, das Bohren von Verbindungslöchern mittels Roboter und das manuelle Verschrauben in der Schraubstation.

Zu guter Letzt wird die fertige Rückenlehne aus der Aufnahme entnommen und in einem Transportbehälter abgelegt. Der Roboter übernimmt in diesem Fall nicht wie ansonsten üblich das Teile-Handling, sondern er ist bis auf das Verschrauben für alle anfallenden Bearbeitungen zuständig.

Mit Robotik und Automation zu mehr Wettbewerbskraft
Als die erhöhte Nachfrage nach dem Stuhlmodell DL 200 zu ersten Kapazitätsengpässen führte, brachte dies die SITAG auf die Idee, die Roboterzelle quasi zu verdoppeln. Da die Roboterzelle zunächst nur "einseitig" mit zwei Schiebetischen ausgestattet war, hatte der schnelle Roboter aufgrund der Aushärtezeiten einige Stillstandzeiten oder Wartezeiten. Diese freie Kapazität wurde genutzt, um anstatt zwei nunmehr vier Schiebtische einzusetzen. Damit wurde der Roboter nun vollauf beschäftigt und SITAG hat die Möglichkeit, je nach Auftragseingang mit einer oder zwei Bedienpersonen flexibel auf die Lieferwünsche einzugehen.

"Für den Robotereinsatz sprachen sowohl funktionale als auch technische Gründe wie mehr Produktivität, mehr Qualität, hohe Flexibilität, geringere Qualitätsprobleme, Vermeidung von Baugruppen-Vorratshaltung und Lagerbestand und eine insgesamt höhere Wirtschaftlichkeit", so Paul Brunner, zuständig für die Produktion bei SITAG in seinem Resümee.

Benötigte die  Produktion von Bürostühlen (Nähen, Polstern, Montage) früher drei Wochen Durchlaufzeit und setzte außerdem eine große Menge an umlaufendem Material voraus, so wird heute ein Stuhl in drei Tagen gefertigt und ist sofort ausgeliefert. Mit der neuen Konfiguration ist SITAG nunmehr in der Lage 120.000 Stühlen pro Jahr zu fertigen, was einem Durchsatz von 2.400 Stück pro Woche entspricht.

Die Roboterzelle trägt somit gleich in mehrfacher Hinsicht zur Stärkung der Wettbewerbsfähigkeit der SITAG bei, zumal es in den beiden vergangenen Jahren so gut wie keine Verfügbarkeits-Probleme gab und man bei der SITAG auch bezüglich der technischen Unterstützung und des Services sehr zufrieden ist.

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Systemkomponenten/Auftragsumfang

Die Roboterzelle besteht aus
• einem zentral angeordneten Industrieroboter KUKA KR 6
• 4 Schiebetisch-Stationen zum Einfahren/Ausfahren der mit Werkstücken
   belegten Aufnahmen mit Handbedien-Paneel
• 3 Werkzeug-Wechselstationen
• Roboter-Steuerung
• außerhalb der Zelle angeordnete Peripherie in Form von einer
   Heizkammer zum Vorwärmen von Rückenlehnen-Rahmen und Deckel
• Rüststation zum Vorbereiten des Spann- und Aufsetzrahmens mit dem
   Rückenlehnen-Gewebe
• Pump- und Dosieranlage für den Klebstoff
• Station zum manuellen Verschrauben von Rahmen, Gewebe und
   Deckel sowie der zugehörigen Schrauben-Zuführeinrichtung

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Ergebnis/Erfolg

Pro Jahr werden allein von diesem Modell DL 200 an die 20.000 verschiedene Stühle bzw. Rückenlehnen hergestellt, was je nach Auftragseingang mittels der Roboterzelle und 1 oder 2 Bedienpersonen problemlos im 1- oder 2-Schichtbetrieb zu bewältigen ist. Die Kombination aus manuellem Teilehandling und manueller Bearbeitung plus robotergestütztem Werkzeughandling und somit automatischer Bearbeitung erweist sich laut Paul Brunner als ideal, weil kritische Arbeiten reproduzierbar genau ausgeführt werden und der Roboter während dem manuellen Handling sämtliche Verrichtungen vornehmen kann, weshalb so gut wie keine Stillstand-Zeiten zu verzeichnen sind.

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Ansprechpartner

KUKA Roboter GmbH Rüdiger Sonntag Key Technology Manager Kunststoff Telefon   +49 821 4533 - 3456 Fax   +49 821 4533 - 2934 E-Mail   ruedigersonntag@kuka-roboter.de Internet   www.kuka.com KUKA Roboter GmbH Leistungsspektrum Fragen an KUKA Roboter GmbH

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