Getriebe- und Kupplungsgehäuse- Fertigung

Vollautomatische Fertigung

Roboter verketten Nachbearbeitung von Getriebe- und Kupplungsgehäuse-Fertigung. Am Standort Biberach produziert das Albert Handtmann Metallgusswerk Systemkomponenten vorrangig für die Automobilindustrie. Eine besondere Rolle spielt der Produktionsprozess der im eigenen Werk aus Aluminium gegossenen Kupplungs- und Getriebegehäuseteile. Die anschließende mechanische Fertigung läuft zwischen der Gehäuseübernahme und dem Ausschleusen der fertigen gereinigten und geprüften Gehäuseteile vollautomatisiert ab.

Nach dem Gießen durchlaufen die Rohteile aus Aluminiumdruckguss die verkettete Fertigungslinie. Sie startet mit den BAZ, die bis zu 1.200 Arbeitsschritte ausführen. Anschließend übernimmt ein IRB 6620 die Gehäuseteile. (Foto: ABB)

Die hier aufgezeigte Lösung sei wegweisend, sagt Handtmann. Und ein Kunde – ein deutscher Premiumautomobilhersteller – habe sie als Benchmark gesetzt. Die Arbeitsschritte reichen vom Übernehmen nach der spanenden Bearbeitung, dem Vorreinigen, Waschen und Laser-Beschriften über das Verschließen von Kanaldurchbohrungen, die Dichtheits-Prüfungen und das eventuelle Imprägnieren bis zur Übergabe an die Verpacker. Die mehr als 30 Meter lange Linie lässt alternative Abläufe je nach Prüfergebnis zu. Konzeption und Systemlösung samt Software, Betriebsdatenerfassung und -anbindung sowie das Anpassen der Roboter-Software von ABB leistete Indat Robotics und Industrieautomation Ginsheim-Gustavsburg. Das reale Handling übernehmen sechs ABB-Industrieroboter der Baureihe IRB 6640, ein Portalroboter IRB 6620 LX und ein Ladeportal von Indat.

Zwei „Herzkammern“ fertigt Handtmann für einen Automobilhersteller: das acht Kilogramm schwere Kupplungs- und das neun Kilogramm schwere Getriebegehäuse. Die zwei Hälften der später zu montierenden Gehäuseeinheit bestehen aus Aluminiumdruckguss. Nach dem Gießen durchlaufen die Rohteile die hochverkettete Fertigungslinie. Mit deren Planung und Realisierung der Bearbeitungslinie hat Handtmann das auf Gesamtlösungen in der Großserienfertigung spezialisierte Unternehmen Grob in Mindelheim beauftragt.

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Handtmann hat für die leistungsfähige Bearbeitungslinie rund 16 Millionen Euro investiert. Sie läuft rund um die Uhr bei Bedarf auf Volllast und schleust jährlich mehr als vierhunderttausend präzise bearbeitete Teile aus. An jedem Teil führen die Bearbeitungszentren (BAZ) bis zu 1.200 vorgegebene Arbeitsschritte aus. Mit dieser Qualität und Produktivität werden die Vorgaben des Auftraggebers erfüllt, versichert Bereichsleiter Heiko Pfeiffer. Der Anschluss an die Bearbeitung beginnt mit dem Übernehmen vom Transportband, setzt sich fort mit dem Spülen, Waschen, Laserbeschriften, Abkühlen und Puffern sowie dem Verschließen fertigungsbedingter Ölkanalöffnungen. Es umfasst das Prüfen der Dichtheit mit je nach Prüfergebnis bis zu drei Durchläufen. Und es endet mit dem Übergeben an die Mitarbeiter, die zur Endkontrolle eine gründliche Sichtprüfung vornehmen, bevor sie die Teile in eine Schutzhülle verpacken und in die Werkstückträger ablegen. Mit 60:40 gibt Heiko Pfeiffer das Verhältnis der Investition zwischen Bearbeitungslinie und den beschriebenen nachfolgenden Gliedern der Fertigungskette an.

Als eingespieltes Team agieren die Handlingroboter IRB 6640 mit dem die Gehäusekomponenten verteilenden und transportierenden Portalroboter IRB 6620 LX. (Foto: ABB)

Die komplett neu konzipierte Anlage zum Ausführen der nachfolgenden Arbeitsschritte gliedert ein bei Handtmann vorhandenes Portalsystem ein. Die Verkettung mit der Bearbeitungslinie und alle folgenden Verkettungen übernahm Indat. Wenn die Getriebe- und die Kupplungsgehäuseteile die beiden teilespezifischen Linien der mechanischen Bearbeitung verlassen, greift im synchronisierten Takt von weniger als zwei Minuten ein IRB 6640 die Getriebegehäuse (GG), und ein zweiter nimmt die Kupplungsgehäuse (KG) auf. Die beiden Roboter tauchen die KG- und die GG-Hälften zum Vorreinigen in ein Reinigungsbad und legen sie anschließend in die beiden parallel angeordneten Waschmaschinen.

Knickarmroboter und Portalanlage arbeiten zusammen
Nach Verlassen der Waschanlage sind die Gehäuseteile frei von Späne- sowie Kühlmittelresten und etwa 50 bis 60 Grad Celsius warm. Das Ladeportal übernimmt die Teile und fördert sie in das für GG und KG doppelstöckig angelegte Verkettungsband. Die nächste Station dient dem Beschriften: Ein IRB 6640 entnimmt die Gehäuse und führt sie an ein strahlungssicher abgekapseltes Laserbeschriftungssystem. Hier erhalten die GG- und KG-Teile ihre eindeutige Kennzeichnung per DMC (Data Matrix Code), deren Lesbarkeit und Richtigkeit eine darüber installierte Kamera prüft. Jedes Gehäuse ist nunmehr ein Unikat und anhand der zugeordneten Daten identifizierbar; die Spur seines Werdeganges (Traceability) ist in allen Schritten zurückzuverfolgen.

Nach dem Beschriften greift derselbe IRB 6640 die Gehäuseteile und legt sie auf das Tablar eines der beiden Hochregallagersysteme. Hier kühlen sie weiter ab, denn für die später folgenden Arbeitsschritte des Verschließens fertigungsbedingter aber nicht benötigter Ölkanalöffnungen, der Dichtheitsprüfung und des eventuellen Imprägnierens müssen sie die Raumtemperatur angenommen haben. Ein Automatisierungssystem von Indat verwaltet mittels DMC-Kennzeichnung den Gehäusebestand in Abhängigkeit von Abkühlzeit und Bedarf an Weiterverarbeitung. Aus den Hochregallagern nimmt der IRB 6640 später die GG- oder KG-Teile und übergibt sie an den Ablageplatz, auf den der Portalroboter IRB 6620 LX zugreift.

Logistik und Handling zwischen vier Stationen
Die Portalanlage besteht im Wesentlichen aus einer 26 Meter langen Linearachse mit einem hängend montierten Gelenkarm-roboter. Der Portalroboter IRB 6620 LX verfährt in vier Metern Höhe über eine 24 Meter lange Bahn. Er löst alle Aufgaben der Logistik und des Handlings zwischen Ölkanalöffnungen verschließen, Dichtheit prüfen, eventuellem Imprägnieren und gegebenenfalls Nachimprägnieren. Das insgesamt sechsachsige Robotersystem bietet eine Handhabungskapazität von 150 Kilogramm. Bemerkenswert sind die Beschleunigung sowie die Geschwindigkeit von 3,3 Meter pro Sekunde in der Längsachse. Kombiniert mit der hohen Positionswiederholgenauigkeit von weniger als 0,1 Millimeter bildet sie ein Alleinstellungsmerkmal des Systems. Der in Längsrichtung verfahrbare Portalroboter ist über den übrigen Robotern der Prozesslinie angeordnet. Die Träger der Linearachse kommen dadurch im Verhältnis zum Arbeitsraum mit einer geringen Aufstellfläche aus. Der Portalroboter ist mit einem Dreifach-Greifer ausgestattet: Die beiden Greifer in der unteren Position können bei Bedarf gleichzeitig ein GG- und ein KG-Teil greifen; der Dritte in der oberen Position nimmt je einen Korb auf; dies kann er ebenfalls zeitgleich tun. Die als Körbe bezeichneten baugleichen, offenen Strukturelemente sind mit Kunststoffbolzen ausgerüstet. Sie nehmen sowohl GG- als auch KG-Teile auf. Der Protalroboter verteilt die GG- und die KG-Teile auf die Ablageplätze der entsprechenden Prüfzelle.

Die zwei teilespezifischen Roboterzellen mit jeweils einem IRB 6640 bestehen jeweils aus drei Stationen: In der ersten werden bis zu 25 fertigungsbedingte Ölkanalbohrungen verschlossen. Zum Verschließen presst die Montagestation den GG-Teilen Stahlkugeln und den KG-Teilen Stahlstifte in die jeweiligen Kanalbohrungen. Anschließend „benoten“ zwei parallel angeordnete Prüfstationen die Dichtheit. Nachdem die IRB 6640 der jeweiligen Prüfzelle die Teile an den Ablageplatz für den Portalroboter übergeben haben, folgen ergebnisabhängig die anschließenden Abläufe. Die „iO“-Teile transportiert der Portalroboter zur Verpackungslinie an die Werker. Die Grobleck-Gehäuseteile hingegen schleust er als Ausschuss aus der Linie.Für die Feinleck-Teile sind alternierende Abläufe vorgesehen: I.O-teile reicht der Portalroboter an die Verpackungslinie. Feinleck-Teile, die auch bei einer zweite Dichtheitsprüfung nicht mit „i.O.“ bestehen, befördert der Portalroboter auf das Ausschussband. pb

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