Im Rahmen der Vollautomation des Herstellungsprozesses von linken und rechten Außenspiegel-Gehäusen war von einem renommierten Automobilzulieferer gefordert, die Spiegelgehäuse aus einer 2-fach-Form zu entnehmen und neben der Maschine - getrennt nach linken und rechten Teilen - in Boxen zu palettieren. Im Rahmen dieser Aufgabenstellung sollten diverse Nebentätigkeiten abgearbeitet werden, deren Stationen zur optimalen Raumnutzung um bis zu 4 Meter längs versetzt zur Maschine angeordnet wurden.
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| Branche: |
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Automobilzulieferindustrie |
| Anwendung: |
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Palettieren von Außenspiegel-Gehäusen inkl. Einlegen von Zwischenablagen |
| Zielsetzung: |
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Hohe Autonomie, geringer Bedienanteil, platzsparende Lösung |
| Implementierung: |
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2003 |
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Ausgangslage/Aufgabenstellung
 Um in einer 2-fach-Form hergestellte PKW-Außenspiegel-Gehäuse platzsparend und kostengünstig verpacken zu können, war ein Automationssystem gefordert, das in der Lage ist, die Teile zu entnehmen, in räumlicher Nähe zur Maschine in Boxen zu palettieren und alle nötigen Nebentätigkeiten abzuarbeiten. Mit dem modularen AQS-Robotersystem war es möglich, den Anforderungen des Kunden auf kleinstem Raum zu entsprechen, ohne aufwändige zusätzliche Peripherie oder gar ein zweites Handlinggerät einsetzen zu müssen.
Ermöglicht wurde dies, da das AQS-Robotersystem mit seinen 5-Achsen auf der einen Seite der horizontalen Achse die Teile aus der Maschine entnehmen und auf der anderen Seite der Achse die Teile längs der Maschine ablegen kann.
Die komplette Aufgabenstellung an die Automationslösung seitens des Kunden lautete dabei wie folgt:
• Spiegelgehäuse aus der 2-fach-Form der Spritzgießmaschinen
mit 4200 kN entnehmen und neben der Maschine - getrennt
nach linken und rechten Teilen - in Boxen palettieren
• Zwischenlagen vom Stapel aufnehmen und in die Boxen einlegen
• Angüsse separat ablegen
• Teile vom Anfahren und zur Qualitätskontrolle separat ablegen
Technologisch anspruchsvoll ist dabei die Entformung der Außenspiegel, da diese wegen Hinterschnitten regelrecht aus dem Werkzeug ausgefädelt werden müssen.
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Realisation
Als optimale Lösung für die Aufgabenstellung des Kunden erwies sich der AQS-Roboter Typ M20 der sowohl längs als auch rechtwinklig zur Maschinenlängsachse angeordnet werden kann.
Im gegeben Anwendungsfall zeigte sich, dass die AQS-Lösung gegenüber Alternativen mit reinen Lineargeräten oder Knickarmrobotern deutlich weniger Platz beansprucht. Zusätzlich bieten die AQS-Roboter mit ihren fünf Servoachsen gegenüber einem herkömmlichen Entnahmegerät mit pneumatischen Achsen den Vorteil, dass die Werkzeuge wesentlich einfacher und kostengünstiger gebaut werden können.
Der Roboter besteht aus einer Grundachse (X-Achse), auf welcher ein Dreharm (Y-Achse) aufgebaut ist. Mit diesen beiden Achsen deckt der Roboter den X-Y Bereich ab und kann dank seiner speziellen Geometrie einen großen Bereich auf beiden Seiten der X-Achse abdecken. Der Antrieb der X-Achse erfolgt über hochpräzise, geschliffene und gehärtete Zahnstangen.
Die Vertikalachse (Z-Achse) wird ebenfalls über eine Zahnstange angetrieben und erreicht aufgrund der großzügig dimensionierten Antriebe Beschleunigungswerte von 16 m/s. In der Praxis wirkt sich dies in extrem kurzen Eingriffszeiten von weniger als einer Sekunde aus.
Bei allen fünf Achsen des AQS-Roboters erfolgt der Antrieb mittels präziser AC-Servo-Motoren mit Absolut-Wegmess-System. Die so angetriebenen Achsen erlauben nicht nur hohe Beschleunigungen sondern auch präzises Entnehmen und Ablegen und eine hohe Wiederholgenauigkeit von +/- 0,05 mm im Neuzustand.
Aufbau der Applikation:
Um die Aufgabenstellung unter Einsatz optimaler Raumnutzung zu lösen, wurde der Roboter längs zur Spritzgießmaschine angeordnet. Der Roboter ist damit in der gegeben Applikation in der Lage, in der Längsachse (X-Achse) bis zu 4,0 m und mit dem horizontaler Dreharm (Y-Achse) bis zu 1,0 m zu operieren.
Im ersten Schritt entformt der AQS M 20 die beiden Außenspiegel-Gehäuse mit einem Spezialgreifer aus dem Werkzeug und trennt diese vom Anguss. Aufgrund von Hinterschnitten die durch die Geometrie der Gehäuse im Werkzeug notwendig sind, ist dabei erforderlich die Gehäuse aus dem Werkzeug regelrecht auszufädeln. Ein komplexer Bewegungsablauf, der dank der fünf Servoachsen und der schlanken Bauweise der Vertikalachse (Z-Achse) des Roboters in dem engen Arbeitsraum der Spritzgießmaschine ohne Probleme umgesetzt werden konnte.
Danach palettiert der Roboter diese getrennt nach linken und rechten Teilen lagenweise in Boxen. Sobald eine Lage vollständig ist, holt der Roboter vom Zwischenlagenstapel eine Zwischenlage und legt diese auf die bereits einsortierten Gehäuse auf.
Nachdem beide Boxen in mehreren Lagen komplett befüllt sind, werden diese von einer Hubstation nach unten gefahren und von einem Kettenförderer aus der Anlage transportiert. Gleichzeitig fahren zwei leere Boxen in die Anlage ein und werden vom Hubsystem wiederum in die Palettierposition gebracht.
Während des Boxenwechsels produziert die Anlage Prüfteile die vom Roboter in eine separate Prüfteilschublade abgelegt werden.
Optional sind zusätzliche Bearbeitungsschritte und eine Gewichtskontrolle möglich.
Die fünf Achsen des AQS Roboters werden über eine KUKA- Robotersteuerung programmiert, die sich bei der Steuerung von Sechsachs-Robotern 100-fach bewährt hat. Die Windows Programmieroberfläche mit Bedienerführung ermöglicht auf dem Acht-Zoll-Farbdisplay eine einfache und schnelle Programmierung der Abläufe. Die Robotersteuerung verfügt über eine Bahnsteuerung, mit welcher alle Achsen miteinander sowohl linear als auch kreisförmig bewegt werden können. Mit Schnittstellen zu allen gängigen Bus-Systemen lässt sich die Steuerung problemlos in jede Peripherie integrieren.
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Systemkomponenten/Auftragsumfang
• AQS-Roboter Typ M20 mit 5 Servoachsen
• Spezialgreifer für Teile und Anguss
• AQS-Hubsystem
• AQS-Kettenförderer
• Schutz-Einhausung mit allen notwendigen Sicherheitseinrichtungen
• Engineering
• Inbetriebnahme
• Kundenschulung
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Ergebnis/Erfolg
Die Zielvorgaben des Kunden wurden vollumfänglich erfüllt. Darüberhinaus sind die Anlagen beim Bedienpersonal auf große Akzeptanz gestoßen. Dabei kann die Anlage mehrere Stunden völlig autonom betrieben werden und erfordert somit einen sehr geringen Bedieneranteil von Mitarbeitern.
Die geringen Standzeiten der Anlage unterstreichen die hohe Zuverlässigkeit von AQS-Lösungen. Darüber hinaus überzeugt die Anlage in der Praxis aufgrund der hohen Flexibilität durch die freien Programmier-Möglichkeiten und durch kurze Umrüstzeiten.
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Ansprechpartner
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Ausgangslage/Aufgabenstellung
