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Montage von Führungshülsen für Kopfstützen

Nach dem Werkstück greifen

Die Montage von Kunststoff-Führungshülsen für die Kopfstützenverstellung der SUV-Baureihen eines deutschen Premiumherstellers stellt hohe Ansprüche an die Automation. Der Automobilzulieferer Ros setzt deshalb auf eine in Eigenregie konzipierte Anlage, die unter anderem mit zwei Sechsachs-Robotern die hochgesteckten Taktzeitziele erfüllt.

Montage von Führungshülsen für Kopfstützen: Der Roboter fährt mit dem Teil ein stationäres Visionsystem an, das die Teilenummer einliest. (Bild: Yaskawa Europe GmbH)

Bild: Yaskawa Europe GmbH

Das fränkische Familienunternehmen Ros, das rund 550 Mitarbeiter in fünf Werken beschäftigt, stellt maßgeschneiderter Kunststoffteile für die Branchen Automotive, Medizin- und Elektrotechnik her. Rund 250 Millionen Teile produziert das Unternehmen jährlich und setzt dabei auf eine überdurchschnittlich hohe Fertigungstiefe. Das gilt auch für die Führungshülsen der Kopfstützen, die in Ummerstadt komplett im Spritzgießverfahren produziert und anschließend montiert werden. Diese Führungshülsen unterscheiden sich je nach Fahrzeugmodell sowie ihrer Verwendung im Fahrer-, Beifahrer- oder Rücksitz in wesentlichen Details. Insgesamt produziert Ros acht unterschiedliche Varianten, mit der die neue Montageanlage zurechtkommen muss. Zwei Yaskawa-Roboter vom Typ Motoman MH5LS und Motoman MH12, ein Rundschalttisch mit acht Stationen, diverse Zuführsysteme und jede Menge Sensorik bilden die Basis für die Rundtaktanlage.

Mehrere hundert Teile pro Stunde

Die Verstellhülse besteht im Wesentlichen aus drei Kunststoffeilen: einer Führungshülse, einer Taste samt Querstange und Feder sowie einer Kappe. „Um die hohe Nachfrage erfüllen zu können, müssen wir je nach Variante einen Output von mehreren Hundert Teilen in der Stunde erreichen. Deshalb haben wir uns für ein Konzept mit Rundschalttisch und zwei dynamischen Robotern entschieden, das uns eine Gesamtverfügbarkeit auf höchstem Niveau garantiert“, sagt Christopher Lamprecht, Fertigungsplaner bei Ros und Projektverantwortlicher für die Anlage.

Kamerasystem übermittelt die Daten an den Roboter

Die Montage beginnt mit der Zuführung der Führungshülse, die durch einen Rütteltopf vereinzelt über ein Linearsystem die Übergabeposition erreicht. Hier erfasst ein Kamerasystem die Position der Hülse, übermittelt diese Daten an den Roboter, der das Teil dann abgreift und zu einem zweiten Visionsystem fährt, das die Teilenummer liest und auf Plausibilität prüft. Danach legt der Sechsachser des Typs MH5LS die Hülse im Werkstückträger der Rundtaktanlage ab. Dann taktet der Rundschalttisch weiter zu Station zwei. Dort steht das pneumatische Einschießen der Tasten-Rückstellfedern auf dem Programm ehe an Station drei ein weiteres Visionsystem die korrekte Lage und Positionierung der Federn überprüft. Die Arbeitsinhalte der Station vier bestehen aus der Zuführung der Taste und der Montage der Querstange. Nach Passieren der Leerstation fünf erfolgt an Station sechs eine zweite integrierte QS-Prüfung, bei der eine Reihe von Merkmalen kontrolliert wird.

Montage von Führungshülsen für Kopfstützen: Hier beginnt die Reise auf dem Rundschalttisch: Der Motoman MH5LS beim Einlegen einer Führungshülse an Station eins. (Bild: Yaskawa Europe GmbH)

Bild: Yaskawa Europe GmbH

Zweiter Roboter an Station sieben

An Station sieben nimmt der zweite Roboter abschließend die Montage der Kappe vor. Dazu holt der MH12 mit seinem Vakuumgreifer eine Kappe ab und montiert diese, einem ausgeklügelten Bewegungsmuster folgend, auf die Hülse. Bei diesem Prozess, bei dem die Kappe in einem bestimmten Winkel angesetzt werden muss. Dabei muss der Roboter mit äußerster Präzision vorgehen. Ähnlich hohe Anforderungen bestehen an der darauffolgenden Station, an welcher der Roboter die komplett montierte Verriegelungshülse greift und über eine Rutsche ausschleust. Auch dabei ist der Roboter in Sachen Präzision und Bahntreue gefordert, wie Lamprecht betont: „Die Entnahme des Fertigteils aus dem Werkstückträger gestaltet sich deshalb schwierig, weil die Hülse in einem bestimmten Winkel zum horizontal liegenden Kopf steht. Der Roboter kann das Teil also nicht einfach vertikal nach oben aus dem Werkstückträger ziehen, sondern muss bei seinem Bahnverlauf die Schrägstellung der Hülse berücksichtigen, die je nach Bauteilvariante um bis zu 13 Grad variiert. Dank seines ausgezeichneten Bahnverhaltens erledigt der MH12 diese Aufgabe schnell und präzise, so dass wir die Taktzeiten einhalten können.“

Anbindung über Profinet

Dass sich die Verantwortlichen bei Ros für Yaskawa entschieden haben, hat mehrere Gründe: Erstens hatte man bereits zuvor positive Erfahrungen mit Produkten des Herstellers gemacht und zweitens sprach die gute Wiederholgenauigkeit der Roboter, ihre Geschwindigkeit sowie die einfache Anbindung an Bildverarbeitungssysteme über Profinet für die Entscheidung.

Verzicht auf konventionelle Verdrahtung

Auch steuerungs- und kommunikationstechnisch ist die Anlage auf der Höhe der Zeit. Auf eine konventionelle Verdrahtung wurde zugunsten der Kommunikation über Profinet verzichtet, was den Aufwand signifikant reduzierte. Sämtliche Werkstückträger sind mit einem RFID-Chip ausgestattet, was unter anderem deren Identifikation erleichtert. Ein wichtiger Aspekt, denn für die Montage der acht Hülsenvarianten sind immerhin mehrere unterschiedliche Werkstückträgerausführungen erforderlich. Über RFID lässt sich sehr einfach sicherstellen, dass sich die passende Aufnahme für die angewählte Bauteilvariante auf dem Rundschalttisch befindet. Positiver Nebeneffekt: Auf dem Chip sind auch die Daten jedes Montageschrittes gespeichert. Auch die Mitarbeiter kommen mit der Anlage zurecht. Während die Be- und Entladung weitgehend manuell erfolgt, laufen sämtlich Montageschritte automatisch ab. Der Betrieb der Anlage gestaltet sich dabei einfach: Bediener wählen dazu an der Steuerung die entsprechende Variante und starten den Montageprozess. Ein Falschteil würde die Anlage sofort erkennen und den Montageprozess stoppen. Alles in allem erfüllt die in Eigenregie konzipierte Anlage sämtliche Vorgaben des Lastenhefts. „Die Anlage erreicht die geforderten Taktzeiten, besitzt die nötige Flexibilität für die Montage aller Varianten, baut sehr kompakt, sodass wir mit geringer Stellfläche auskommen und sie verfügt über erstklassige Komponenten, darunter die beiden Yaskawa-Roboter. Das alles ohne die Kosten für externes Engineering“, resümiert Lamprecht.

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