Softwaregestützte Werkerführung

Stampfer präzise verschraubt

Mint hat zwei Montagestationen mit einer softwaregestützten Werkerführung bei einem Baumaschinenhersteller installiert.

Ein fehlerfreier Ablauf der Montage wird die softwaregestützte Werkerführung garantiert; der Werker kann nur die vorgegeben Montageschritte durchführen. © Mint

Im Straßen- und Wegebau sind sogenannte Rüttelplatten, auch Vibrationsplatten genannt, im Betrieb. Die motorbetriebenen Baumaschinen zur Bodenverdichtung werden je nach Bauart durch einen Motor mit einer, zwei oder drei Wellen mit integrierten Unwuchten angetrieben. Die Fliehkräfte liegen deutlich über dem Gewicht der Maschine und heben bei jeder Umdrehung der Unwuchten das Gerät kurzzeitig um einige Millimeter vom Boden. Damit wird die Platte vor- oder zurückbewegt.

Kurz darauf fällt die Platte zurück auf den Boden. Aufgrund der aufgebauten kinetischen Energie und Zentrifugalkraft erreicht sie kurzzeitig eine Flächenpressung und verdichtet das unter ihr liegende Material. Die starken Schwingungen können sich auf die Verschraubungen an der Baumaschine auswirken. Deshalb ist hier eine einwandfreie Montage unabdingbar. Jede Verschraubung muss exakt abgestimmt sein und mit dem richtigen Drehmoment und in der richtigen Reihenfolge erfolgen.

In Zeiten von Tracebility besteht auch die Pflicht, eine genaue Dokumentation nachzuweisen. Ein Hersteller solcher Baumaschinen hat eine neue Montagelinie für die Fertigung geführter Rüttler eingerichtet. An zwei Stationen werden die Stampfer komplett zusammengebaut. Mint hat die komplette Schraub- und Handlingtechnik sowie die Werkerführung (Software) geliefert.

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Die Montage eines Rüttlers wurde auf zwei Stationen verteilt, um Platz in der Produktionshalle zu sparen und den Mitarbeitern ein flexibleres Arbeiten und Monotonie zu vermeiden. Nun ist an jeder Station ein Werker beschäftigt, der alle Montageschritte ausführt. An der ersten Station sind etwa 40 Schraubvorgänge zu erledigen und an der nächsten Station 60. Zu Beginn des Montageprozesses wird jeder Rüttler mit einem Barcode versehen, zu dem das jeweilige Schraubergebnis zur Dokumentation abgelegt wird.

Werkerführung sichert einwandfreie Qualität
An der ersten Station wird der Motor auf die Grundplatte gesetzt und mit weiteren Zusatzkomponenten befestigt. Bei der Montage kommen verschiedene Schraubwerkzeuge zum Einsatz, um die verschiedenen Bauteile zu montieren – Akkuschrauber (elektroangetriebene, gesteuerte Werkzeuge) sowie kabelgebunde, gesteuerte Werkzeuge, wenn höhere Drehmomente erforderlich sind. Alle Werkzeuge sind an die Werkerführung angebunden. Diese zeigt auf einem Display die Montagereihenfolge und welcher Montageschritt mit welchem Werkzeug ausgeführt werden soll. Die Anzeige kann in Form von Fotos erfolgen oder mit Grafiken.

Der Anwender hat zudem die Möglichkeit, in die Werkerführung eigene Bilder und Zeichnungen einzupflegen und dort zu kennzeichnen, wo die Schraubstellen sind. Hat der Werker die Verschraubung ausgeführt, erhält er eine visuelle Rückmeldung; die ausgeführte Verschraubung switcht von gelb auf grün. Rot wäre das Signal für einen Fehler. So lässt sich ein Nachbearbeitungsplan festlegen und nachverfolgen, an welcher Stelle eine mangelhafte Montage erfolgt ist und nachgearbeitet werden muss.

Sind alle Punkte grün, wird eine neue Grafik mit neuen Montageaufgaben eingeblendet. Gleichzeitig werden, da die Verschraubungen mit unterschiedlichen Werkzeugen ausgeführt werden sollen, die entsprechenden Werkzeuge freigegeben.

Werkzeugfreigaben exakt vorgegeben
Die Software für die Werkerführung ist mit den Schraubersteuerungen von Mint verbunden, sodass je nach Arbeitsschritt nur das passende Werkzeug zur Ausführung freigegeben wird. Die Werkzeuge sind teilweise mit einer Nuss-Selektorbox ausgerüstet; die Software gibt über die Steuerung dem Werker vor, welche Stecknuss benutzt werden soll, was durch eine Anzeige in der Nuss-Selektorbox erfolgt. Diese Vorgehensweise stellt sicher, dass in der vorgegebenen Reihenfolge nur die passende Schraube mit dem passenden Drehmoment verschraubt werden kann. Zur Dokumentation wird dies an die Steuerung zurückgemeldet und gespeichert. Daraus resultiert eine eindeutige Dokumentation zu jedem Arbeitsschritt.

Nachdem die etwa 40 Schraubvorgänge an der ersten Station abgearbeitet sind, wird der Rüttler zur nächsten Station gefahren und der Barcode erneut eingescannt. Durch das Einscannen wird in der Werkerführung der nächste Montagevorgang geladen und dem Werker an dieser Station angezeigt. An der zweiten Station werden verschiedene Abdeckungen für den Motor und Zusatzbauteile wie der Anlasser verschraubt. Auch hier bekommt der Werker stets nur das Werkzeug freigegeben, das er benötigt.

Akku-Werkzeuge in Kombination mit Handlingsystem
Im Wesentlichen kommen gesteuerte Akku-Werkzeuge in Pistolen- und Winkelform der QX-Serie von Ingersoll Rand zum Einsatz. Sie umfasst Präzisions-EC-Akku-Schrauber mit Transducer für Drehmoment- und Drehwinkelmessung. Dabei kann die QX-Serie als Standalone-Lösung an einem Einzelarbeitsplatz eingesetzt werden oder voll integriert in einem Hightech-Arbeitsplatz mit Prozesssteuerung und drahtloser Kommunikation. Sind Schraubvorgänge mit mehr als 100 Newtonmeter Drehmoment vorgesehen, sind die kabelgebundenen Werkzeuge in ein Handlingsystem eingebunden, da solche Schraubvorgänge nicht mehr frei zu halten sind.

Faktisch nimmt das Handlingsystem die ganze Schraub-Reaktion auf. An dieser Station wechselt der Werker von einem Akku-Werkzeug auf ein kabelgebundenes Werkzeug, weil eine höhere Leistung gefordert wird. Bei diesen eingebundenen Werkzeugen hat Mint mit dem Handlinganbieter Jäger Handling aus Sulzbach-Laufen zusammengearbeitet, der das entsprechende Schienensystem aufgebaut hat. Die Schraub-Werkzeuge werden hieran aufgehängt, was die Handhabung vereinfacht. Die Installation der Montagestationen samt der Programmierung der Werkerführung hat jeweils zwei Wochen in Anspruch genommen.

Durch die softwaregesteuerten Freigaben und Sperrungen der Werkzeuge ist ein vorbestimmter Ablauf der Montage gegeben, und die vorgegebenen Schraubabfolgen und Drehmomente werden konsequent eingehalten. Auch der zeitliche Ablauf ist genau festgelegt und somit eine Feinplanung des Produktionsprozesses. Neue Mitarbeiter können schnell angelernt werden. pb

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