Punktschweißzange

Wenn der Roboter zur Zange greift…

Pragmatische Automatisierung beim Automobilbau. Individuelle und flexible Verbindungstechnik-Lösung zur Serienfertigung von KFZ-Komponenten aus Blechen basiert auf der Kombination eines standardisierten Tox-Pressensystems mit Mehrpunktwerkzeug und einer Tox-Roboterzange mit Einzelpunktwerkzeug.

Das Werkzeugunterteil (Stempelseite) mit integrierter Bauteilaufnahme des Mehrpunkt-Werkzeugsystems mit insgesamt zehn Rund-Punkt-Verbindungspositionen. (Foto: Tox)

Die zunehmende Variantenvielfalt im Aufbau und in der Ausrüstung von Fahrzeugen stellt die Hersteller und deren Zulieferer vor größere fertigungstechnische Herausforderungen. Zum einen müssen trotz geringerer Chargengrößen die Wirtschaftlichkeit und die Qualität gewährleistet sein, zum anderen ist bei den Produktionseinrichtungen eine hohe Nutzungs- und Anwendungs-Flexibilität gefragt.

Dieser Quadratur des Kreises ist nur mit einem absolut pragmatisch orientierten Automatisierungsgrad beim Produktions-Equipment zu begegnen; wobei das noch lange nicht gleichbedeutend ist mit einem maximalen Automatisierungsgrad. Bestes Beispiel dafür ist eine kombinierte Produktionslösung für die in Serie zu fertigende verstellbare Mittelkonsole eines neuen Vans eines französischen Kfz-Herstellers. Der Grundrahmen der Mittelkonsole besteht aus sieben Blechteilen, die mittels des Clinchverfahrens Tox-Rund-Punkt zur Struktur-Baugruppe verbunden werden. Aus prozess-, zeit- und handhabungstechnischen Gründen fiel der Entscheidung, die einzelnen Verbindungs-Operationen unabhängig voneinander vorzunehmen, weshalb es zu einer Kombilösung kam. Diese basiert auf Standard-Komponenten plus individuell ausgelegten Werkzeugen des Unternehmens Tox Pressotechnik, und wurde zusammen mit der Tochterfirma in Frankreich sowie dem französischen Systemintegrator DIC Technologie realisiert. Nach eingehender Bedarfs- und Machbarkeitsanalyse wurde beschlossen, den Hauptteil der Clinch-Operationen mittels Mehrpunktwerkzeug auf einem Pressensystem und das abschließende Fertigstellen mittels Einzelpunktwerkzeug per Roboter bzw. Roboterzange vorzunehmen.

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Mittels Rund-Punkten à acht Millimetern Durchmesser zur Mittelkonsole gefügte Struktur-Baugruppe: In der anschließenden Roboterstation werden zwei seitliche Führungsschienen mit Hilfe einer Roboterzange mit 2 x 3 Rund-Punkten angebracht. (Foto: Tox)

Entkoppelte Verbindungslösung
Damit konnten die einzelnen Verbindungs-Operationen entkoppelt werden, denn nach dem Clinchen der erwähnten sieben Blechbauteile lässt sich die nun sperrige Struktur-Baugruppe nicht mehr so einfach handhaben und positionieren.

Außerdem geht das alles ohne Zeitverlust vonstatten, weil die Roboterstation arbeitet, während der Werker bereits wieder mit dem Bestücken des Pressensystems zugange ist. Schließlich erübrigte diese Lösung die Entwicklung und den Bau einer deutlich umfangreicheren, jedoch weniger anwendungs- und nutzungsflexiblen und in jedem Fall kostspieligeren Sondermaschine. Zum Clinchen der sieben Blechbauteile zur Struktur-Baugruppe Mittelarmlehne wählten die Ingenieure eine 4-Säulenpresse des Typs MAG für maximal 750 Kilonewton Presskraft. Dieser liegt eine massive Plattenkonstruktion mit vier Stahlsäulen zugrunde. Als Antrieb wurde ein pneumohydraulischer Standardzylinder vom Typ Kraftpaket X-K eingesetzt, für Presskräfte bis maximal 771 Kilonewton und mit einem Hub von 300 Millimetern sowie einem Krafthub von 21 Millimetern. Die Aufteilung in einen Zustell- und Rückhub sowie in einen reinen Krafthub hat den Vorteil, dass der Eil- und der Rückhub sehr schnell und zeitsparend erfolgen, und der Krafthub durch Nutzung der internen Hydraulik für ein kontrolliertes Einbringen der Presskraft zum Clinchen sorgt. Das gebaute Mehrpunkt-Werkzeugsystem ist in der Lage, in einem Presshub 5 mal 2 = 10 Tox-Rund-Punkte mit Durchmesser acht Millimeter zu setzen. Somit werden in nur einem Arbeitsgang die sieben Bauteile, die Blechdicken zwischen 1,25 Millimeter und 2,2 Millimeter aufweisen, zur Struktur-Baugruppe Mittelkonsole verbunden. Das Clinchen wird lückenlos mit einer firmeneigenen Prozessüberwachung CEP 400 kontrolliert.

Roboterzange als andockfertige Einheit mit Servoantrieb Electric Drive EPMR und Steuerung sowie Rund-Punkt-Einzelwerkzeug zum Setzen von insgesamt 16 Rund-Punkten zum Verbinden der Struktur-Baugruppe sowie zum Anbringen der beiden Führungsschienen mittels Rund-Punkten. (Foto: Tox)

Nach dem Verbinden erfolgen manuell die Entnahme und Übergabe an eine Roboterstation. Der Roboter hat die Aufgabe, mittels Roboterzange und Einzelpunktwerkzeug an der Baugruppen-Peripherie sukzessive insgesamt 16 Rund-Punkte zu setzen und zwei zusätzliche Verstellschienen mit der Baugruppe zu verbinden. Das Einzelwerkzeug ist in der Roboterzange vom Typ TZ aufgenommen und diese wiederum nutzt als Press-/Hubkraftantrieb einen elektromechanischen Servoantrieb vom Typ Tox-Electricdrive EPMR mit maximal 80 Kilonewton Presskraft. Der Servoantrieb hat einen Werkzeughub von 95 Millimetern, wodurch, in Kombination mit der 200 Millimeter großen Ausladung der C-förmigen Roboterzange, eine gute Zugänglichkeit an das Bauteil gewährleistet ist. bw

Motek Halle 6, Stand 6421

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