Bei der Dynamit Nobel Kunststoff GmbH (DNK) in Pappenheim transportiert ein über Kopf hängender KUKA-Roboter Stoßfänger und Einschweißteile für die Mercedes-Benz E-Klasse von DaimlerChrysler. Der Sechsachser verbindet eine kurze Zykluszeit mit hoher Wiederholgenauigkeit. Zudem bewältigt er mehrere Arbeiten, die sehr viel Feingefühl erfordern, ohne ergänzenden Personalaufwand. Verglichen mit dem Handling der letzten Teilegeneration, das ein Lineargerät übernahm, ist die Produktivität jetzt deutlich erhöht.
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| Branche: |
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Automobilzulieferindustrie |
| Anwendung: |
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Handling von Stoßfängern und Einschweißteilen |
| Zielsetzung: |
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Verkürzung der Zykluszeit und der Wiederholgenauigkeit |
| Implementierung: |
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12/2002 |
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Ausgangslage/Aufgabenstellung
 Die Dynamit Nobel Kunststoff GmbH versorgt aus ihrem 1972 errichteten Werk im bayerischen Pappenheim Just-in-Time. Der im Drei-Schicht-Betrieb arbeitende Standort ist nach EN ISO 9001, QS 9000 und VDA 6.1 zertifiziert.
Dynamit Nobel nutzt die Vorteile von Knickarmrobotern bereits seit 1996. Damals ließ das Unternehmen als weltweit erstes einen Roboter auf einer Spritzgießmaschine installieren und ausgiebig testen.
Mittlerweile werden aufgrund der guten Ergebnisse alle Maschinen mit Schließkräften ab 1.300 Tonnen von Knickarmrobotern entleert. Daher ‘arbeiten' nun fast 50 Sechsachser an den verschiedenen Standorten der Dynamit Nobel in ganz Europa. Allein das Werk Pappenheim setzt heute acht Roboter ein. Knickarmroboter ersetzen bei Dynamit Nobel nach und nach die früher üblichen Lineargeräte.
Die Gründe dafür sind vielschichtig. Beispielsweise kann ein Linearportal keine komplexen Teile aus einer Spritzgießmaschine entnehmen. Ein Sechsachs-Roboter ist indessen in der Lage, ohne zusätzlichen Mitarbeitereinsatz mehrere derartige Aufgaben mit enormer Präzision und Feinfühligkeit zu verrichten.
Außerdem haben diese Roboter schon standardmäßig eine hohe Tragfähigkeit, bei Lineargeräten wäre dagegen jeweils eine Sonderkonstruktion notwendig. Überdies hat ein Knickarmroboter genügend Kraft, um das im Werkzeug schwindende Spritzgussteil ohne Entnahmehilfen aus der Maschine zu holen.
Für die Automatisierung der Produktion der Stoßfänger der S- Klasse-Fahrzeuge forderte Dynamit Nobel eine so kurze Zykluszeit für einen ganzen Durchlauf, dass ein beachtliches Beschleunigungsvermögen bei den Automatisierungs- Komponenten vorausgesetzt werden musste.
Darüber hinaus forderte die Factory Unit DaimlerChrysler bei der DNK in Pappenheim eine hohe Wiederholgenauigkeit und setzte hohe Anforderungen an Flexibilität und Wartungsfreundlichkeit.
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Realisation
Für das Handling der Stoßfänger und Einschweißteile wurde ein Sechsachs-Roboter mit einer 400 Millimeter langen Armverlängerung eingesetzt, der über eine Reichweite von dreieinhalb Meter verfügt. Der Roboter entleert die Spritzgießmaschine und setzt den Stoßfänger in eine Übergabestation. Diese dient Dynamit Nobel zum Abtrennen des Angusses, als Zwischenpuffer und zum Auffangen der ersten großen Schwindung, die beim Kühlen eintritt.
Während der Stoßfänger in dieser Station verweilt, greift der Sechsachser einen fertigen, 5.830 Gramm wiegenden Stoßfänger aus der in den Ablauf integrierten Vibrationsschweißanlage und legt ihn auf das Förderband, das ihn aus der Zelle transportiert.
Dann nimmt er je ein Seiten- und Innenschweißteil für die rechte und linke Seite eines Stoßfängers von der zuführenden Fördertechnik und setzt die Bauteile in die Vibrationsschweißanlage ein. Anschließend holt er den inzwischen vom Anguss befreiten Stoßfänger und übergibt ihn ebenfalls an die Vibrationsschweißanlage. Die verschweißt den Stoßfänger durch die hohe Temperatur, die aufgrund von Vibrationen entsteht, mit den Seiten- und Innenteilen. Parallel zu diesem Prozess nimmt der Roboter schon den nächsten Stoßfänger aus der Spritzgießmaschine und legt ihn in die Übergabestation.
Für das Handling verwendet der Roboter einen pneumatischen Greifer mit verschiedenen Vakuumkreisen. Mit Hilfe einer implementierten Vakuumkontrolle prüft die Robotersteuerung, die über eine standardisierte E12-Schnittstelle mit der Steuerung der Spritzgießmaschine und mit der Peripherie kommuniziert, ob alle Kreise genügend Vakuum aufbauen.
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Systemkomponenten/Auftragsumfang
Die Stoßfänger für die E-Klasse-Fahrzeuge werden in einer Spritzgießmaschine produziert, die über eine Schließkraft von 5.400 Tonnen verfügt. DAT war der Lieferant der Roboterzelle.
Hierzu gehörten der KUKA-Roboter Typ KR 150 L110, seine PC- basierende Steuerung einschließlich des Control Panels mit Windows-Oberfläche sowie der pneumatische Greifer.
Hinzu kamen die komplette Programmierung, die zu- und abführende Fördertechnik, die Sensorik sowie die Übergabestation.
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Ergebnis/Erfolg
Der Startschuss für die Gesamtanlage fiel im Dezember 2002.
Wichtigste Ergebnisse der Umstrukturierung sind ein spürbar höherer Ausstoß, der auf der kürzeren Entnahmezeit beruht, und ein minimierter Personalaufwand. Darüber hinaus bedarf die Anlage eines geringeren Wartungsaufwandes, der sich aus den gekapselten Führungen des Knickarmroboters ergibt.
Zu guter Letzt ist der Sechsachser flexibler hinsichtlich zukünftiger Automatisierungsaufgaben, vor allem wenn es um grundsätzliche Änderungen geht. Auch die auf die aktuelle Anwendung bezogene Forderung nach einer beschädigungsfreien Oberfläche der Stoßfänger wurde durch den Knickarmroboter optimal umgesetzt.
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Ansprechpartner
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Ausgangslage/Aufgabenstellung
