Robotertechnik

Sicher in der Spur

Robotergestützte Montageanlage für Kfz-Lenksystem
Im Werk Bietigheim-Bissingen der Firma ZF Lenksysteme wird auf einer Montage- und Prüfanlage von Arau das elektrische Servolenkgetriebe des neuen Golf gefertigt. 13 ABB-Roboter führen in der Linie Handhabungs- und Positionierungsarbeiten durch, bei denen es auf eine hohe Wiederholgenauigkeit ankommt.

Zentrale Komponente der Golf-Lenkung ist ein elektrisches Servolenkgetriebe, eine Neuentwicklung der Firma ZF Lenk­systeme. Das Gemeinschaftsunternehmen von ZF und Bosch montiert das komplexe Lenkgetriebe in seinem Werk Bietigheim-Bissingen auf einer Montage- und Prüfanlage der Firma Arau, Schorndorf. Die über 70 Meter lange Anlage ist aus Modulen für jeweils unterschiedliche Prozesse aufgebaut. „Diese Modulbauweise, die strukturierte Standardisierung, die Flexibilität in den Anlagen – das ist typisch Arau“, erläutert Claus Fahrner, Geschäftsführer Marketing/Vertrieb des Schorndorfer Montage- und Prüfanlagenspezialisten.

Vollautomatische ­Montage von 22 Teilen

Die Anlage besteht aus insgesamt 14 Stationen einschließlich einer in den Prozess integrierten Waschmaschine. Mit einer Taktzeit von 15 Sekunden und einer technischen Verfügbarkeit von 85 Prozent werden im Dreischichtbetrieb insgesamt 22 Bauteile vollautomatisch montiert. Über eine Strecke von 120 Metern bewegen sich die Werkstückträger auf dem Arau-Transfersystem von Station zu Station. Zur Anlage gehören vier Prüfstationen für das Dreh- und Auslösemoment, sechs Montage- und Prüfstationen für die Dämpfermontage sowie sieben Achtfach-Rundtakt-Rohrmagazine. Weiterhin umfasst die Anlage eine Durchlauf-Waschanlage sowie acht Kamera-Prüfsysteme für die vollautomatische Teilemessung, -prüfung und -kontrolle.

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Die Aufgaben der einzelnen Stationen reichen von der vollautomatischen Bestückung der Werkstückträger aus Europaletten-Systemen über den überwachten Fügeprozess von Halte- und Lagerbauteilen bis hin zur Prüfung der verbauten Teile. Mit 23 Elektro-Spindeln werden Halteringe, Lagerbuchsen und komplette Baugruppen kontrolliert zusammengefügt. Diese Fertigungsprozesse werden – wie alle anderen Prozesse in der Anlage – für jedes Fertigungsprodukt dokumentiert und für statische Auswertungen grafisch aufbereitet. Zur fortlaufenden Kennzeichnung der Fertigprodukte ist ein Lasersystem integriert, das einen Data-Matrix-Code aufbringt, um sicherheitsrelevante Bauteile rückverfolgen zu können.

An fünf verschiedenen Bauteilen werden drei Fettsorten vollautomatisch dosiert angebracht. Für diesen Arbeitsgang werden die Bauteile auf parallel laufende Werkstückträger umgesetzt. Weil diese Werkstückträger verschmutzen können, durchlaufen sie einen Vollwaschgang in der Waschanlage die im oberen Stockwerk integriert ist. Nach dem Befetten prüft eine Station die sicherheitsrelevanten Teile auf ein festgelegtes Dreh- und Auslösemoment.

Umfangreiche ­Datenerfassung

Zur Koordination und Kontrolle aller Montage-Parameter der Kraft-Wege-Montageabläufe erfasst ein Leitrechner die Daten, protokolliert sie und wertet sie aus. Kamera-Prüfsysteme kontrollieren in acht Stationen die zu montierenden Bauteile auf Lage und Plausibilität. Die Prüfsysteme arbeiten im Verbund mit den Montageeinrichtungen und können die Bauteile auf hundertstel Millimeter genau ausrichten und positionieren. In der Anlage werden insgesamt etwa 60 Prozesse ausgeführt.

Den Hauptprozess bildet die Montage eines hydraulischen Dämpfers, der automatisch über Roboter aus den Blistern entnommen, über eine Kamera vermessen und anschließend mit einer Eindrehgenauigkeit von plus/minus 0,1 Millimeter in das Getriebe montiert wird. Um die geforderte Taktzeit einzuhalten, findet dieser Prozessschritt in drei identischen Stationen statt. Die darauf folgende Endmontage schließt den Fertigungsrundlauf ab.

Roboter arbeiten Hand in Hand

13 Industrieroboter von ABB hantieren, positionieren und platzieren in den verschiedenen Modulen Bauteile und Blister bis zu 15 Kilogramm Masse mit einer Genauigkeit von wenigen Hunderstelmillimetern. Den Anfang machen drei Industrieroboter vom Typ IRB 6600 am Logistikcenter, die von drei großen Palettiersystemen komplette Blister der Größe 800 mal 600 Quadratmillimeter von Europaletten entnehmen und auf die Entnahmeposition im Modul ablegen. Ihnen nachgeschaltet ist jeweils ein IRB 2400, der die Teile übernimmt und sie auf die Werkstückträger als Menü absetzt, die dann im Umlauf arbeiten.

Die leeren Paletten legen die IRB 6600 auf die zweite Spur der Rollenbahnen wieder ab. Der erste dieser drei Roboter hat noch die zusätzliche Aufgabe, nach Abschluss des Rundlaufs die „Gut“-Teile abzunehmen, in Blister zu setzen und sie über die ihm zugeordnete Rollenbahn auszuschleusen.

An einigen Stationen arbeiten mehrere Roboter ineinander, zum Beispiel im Modul Stellschraube/Buchse, in der das Getriebegehäuse in verschiedenen Schritten montiert und geprüft wird. Die drei IRB 2400 reichen sich das Gehäuse jeweils weiter, wodurch man die Übergabe am Werkstückträger und somit Taktzeit spart.

„Bei den Robotern stimmen das Preis-Leistungs-Verhältnis, die Bedienerfreundlichkeit und der Takt. Die Roboter haben außerdem eine Wiederholgenauigkeit, die sich in Anbetracht ihrer Größe vom Wettbewerb abhebt”, begründet Claus Fahrner die Auftragsvergabe an ABB Robotics. Als weiteren Grund nennt der Geschäftsführer die breite Typenpalette der Roboter, die in das Arau-System gepasst habe. Lobend erwähnt er auch den Servicebereich des Roboterspezialisten. Man habe mit ihm bei Problemen zusammengearbeitet, die sich nur mit großer Erfahrung lösen ließen. (gm)

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