Montagelinie für Leistungssteuerungsgeräte in E-Mobilen

Nur für saubere Schrauben

In Deutschland sollen bis 2020 eine Million Elektroautos unterwegs sein. Dieses Ziel der Bundesregierung soll den Kampf gegen den Klimakiller CO2 entscheidend voranbringen. Ein Knackpunkt ist die wirtschaftliche Montage von Komponenten - Deprag stellt eine Linie mit Handarbeitsplätzen vor.

Positionskontrollstativ: Jede Verschraubung wird überwacht und alle Ergebnisse werden ausgewertet. (Fotos: Deprag)

Elektromobilität sei maßgebliche Schlüsseltechnologie für ein nachhaltiges Verkehrssystem der Zukunft, heißt es, und dies vor allem, wenn für den Antrieb der Fahrzeuge Strom aus erneuerbaren Energien eingesetzt wird. Noch steckt die E-Mobilität in den Kinderschuhen, deshalb arbeiten beteiligte Akteure aus Politik, Industrie und Wissenschaft mit Hochdruck an den offenen Fragen. Lithium-Ionen-Batterien beispielsweise ersetzen im Elektroauto den Tank, und an ihrer Verbesserung wird intensiv geforscht. Außerdem muss die Energiedichte von Batterien – das ist die Ladekapazität gemessen am Volumen – steigen. Derzeit ist die Reichweite von Elektrofahrzeugen noch vergleichsweise gering, weil eine Batterie viel weniger Energie speichern kann als ein gefüllter Benzin- oder Dieseltank.

Wirtschaftlich: Montagelinie mit Handarbeitsplätzen

Jürgen Hierold, Vertriebsleiter des Maschinenbauers Deprag Schulz aus Amberg spricht noch über ein weiteres Handlungsfeld - die Montage: "Die Zukunftsbranche Elektroauto steckt bei der Planung ihrer Montagesysteme im Zwiespalt. Die gewählte Technik muss sich später einer Kapazitätserweiterung durch steigende Stückzahlen flexibel anpassen können bis hin zur vollautomatisierten Anlage. Aber auch die jetzige Montage kleiner Stückzahlen hat mit höchster Prozesssicherheit zu erfolgen, da sich - wie immer im Fahrzeugbau - Montagefehler als Gefahr für Leib und Leben erweisen könnten."

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Montagelinien mit intelligenten Handarbeitsplätzen sind die wirtschaftlichste Lösung für diese Anforderung. Für einen Zulieferbetrieb entwickelte Deprag in nur sechs Wochen von der Auftragsvergabe bis zur Auslieferung eine Montagelinie. Mit 40 Handarbeitsplätzen werden Leistungssteuergeräte für Elektroautos montiert. Hier wird das Hirn und Herz künftiger Elektroautos mit mehreren hundert Schrauben prozesssicher verschraubt. Die Komplexität bestand vor allem darin, die unterschiedlichen Anforderungen im Montageprozess zu erfüllen – dazu zählen höchste Prozesssicherheit, Variantenvielfalt und Flexibilität. Die empfindlichen elektronischen Bauteile benötigen eine zuverlässige elektrostatische Entladung (ESD-Fähigkeit) der eingesetzten Anlagenkomponenten. Zusätzlich forderlich ist ein Montageumfeld, das die Richtlinien nach technischer Sauberkeit erfüllt. Selbstverständlich muss der Handarbeitsplatz ergonomisch sein. Deprag konnte dies auf Basis von Standardkomponenten realisieren – sensorgesteuerte Schrauber, Zuführsysteme, Positions-Kontroll-Portale, Steuer- und Auswertelektronik, Werkzeugwechselüberwachung sowie Pick & Place-Einheiten hat das Unternehmen in seinem Standardprogramm.

Schritt für Schritt durch die Schraubaufgabe

Bei der Verschraubung von Elementen für den Fahrzeugbau liegt die Messlatte hinsichtlich Prozesssicherheit besonders hoch. Alle Arbeitsschritte müssen überwacht und dokumentiert werden. Das hat Deprag auch am Handarbeitsplatz umgesetzt. Das Unternehmen konstruierte zur senkrechten Führung des EC-Servo-Schraubers ein Positions-Überwachungs-Portal aus Stahlprofil, das den Schraubvorgang exakt steuert. Der Werker befindet sich an seiner Station und arbeitet die ihm gestellten Schraubaufgaben mit dem Minimat-EC-Servo-Schraubsystem ab. Das Positions-Kontroll-Portal führt ihn Schritt für Schritt durch die Schraubaufgabe. Die Sensortechnik aktiviert für jede Schraubposition die zugehörigen Schraubparameter, gibt die Verbindungselemente frei, weist auf den für die Position notwendigen Klingenwechsel hin, überwacht die Verschraubung und wertet die Ergebnisse aus. Die Arbeitsfläche ist in der Höhe verstellbar und schafft die Möglichkeit eines Sitz- oder Steharbeitsplatzes.

Die verschiedenen Verbindungselemente werden durch Hubschienenförderer entweder direkt in den Schrauber oder in ein „Abnahmenest“ zugeführt, wo die Schraube entnommen werden kann. Die komplette Montagelinie umfasst am Ende mehr als 60 Zuführgeräte. Verwendet wird hier eine Fördertechnik, die alle Kriterien der technischen Sauberkeit erfüllt. Anders als beim Vibrationswendelförderer entsteht keine Vibration und kaum Abrieb beim Transport der Verbindungselemente. Zusätzlich werden dort Vakuumanschlüsse angebracht, wo Abrieb entstehen könnte: Schädliche Schmutzpartikel werden einfach weggesaugt. Auch der Klingenwechsel geht schnell – hier hilft eine Tool-Box mit Schnellwechseleinrichtung und Vakuumführungshülse. Jede Arbeitsstation für die Verschraubung der Leistungssteuergeräte hat eine eigene Ablaufsteuerung. Die von Deprag selbstentwickelte Software DCOS kennt die unterschiedlichen Schraubengrößen und -typen, die vorgegebenen Parameter und das anzuwendende Anzugsverfahren sowie das erforderliche Eindrehwerkzeug für jede Position.

pb

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