Scara-Roboter-Montage für vielfältige dreidimensionale Bauteile

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1953 gründete Walter L. Cherry in den USA die Cherry Electrical Products Corporation. Heute ist das Unternehmen in Asien, Australien und Europa aktiv. In Bayreuth produziert die Cherry GmbH unter anderem elektrotechnische Komponenten für die Automobilindustrie. Die Baumann GmbH aus Amberg, ein Systemintegrator für Baueinheiten der Montagetechnik und Roboter aus dem Bosch-Geschäftsbereich Automationstechnik, plante und realisierte für Cherry in Bayreuth eine komplette Fertigungsanlage.

Systembeschreibung
Die Produktionsanlage ist beeindruckend: Auf engem Raum arbeiten zwölf Roboter „Hand in Hand“. Neben vier Knickarmrobotern werden acht Scara-Roboter SR 60 von Bosch samt Steuerung IQ 150 eingesetzt. Zusammen mit anderen Baueinheiten aus dem Geschäftsbereich Automationstechnik fertigen sie einen Elektrokomponententräger (EKT) in sechs Varianten.

Dieser EKT wird in die Zentralverriegelung von Pkw eingebaut. Der Träger besteht aus Metallteilen, die mit Kunststoff umspritzt sind. Um Mikroschalter und einige andere Bauteile von Cherry ergänzt, wird der EKT direkt in die Autotür montiert.
Die EKT-Varianten unterscheiden sich hauptsächlich in der Anzahl und Geometrie der Stanzteile.
Die Kommissionierroboter entnehmen die dreidimensionalen Metallstanzteile aus einem Schwingförderer mit Vereinzelung und bestücken damit eine Vorrichtung auf einem Werkstückträger. Über ein Transfersystem, ebenfalls von Bosch, werden die Werkstückträger von einer Roboterstation zur nächsten transportiert. Auch die Maschinengestelle sowie die Schutzkabinen sind aus Bosch-Aluminiumprofilen aufgebaut.
Wenn der Werkstückträger komplett bestückt ist, entnimmt ein weiterer SR 60 mit einem Spezialgreifer alle Stanzteile und plaziert sie in einer Übergabestation auf einem Drehteller. Hier werden die EKT-Metallteile von insgesamt vier Werkstückträgern zu einer Einheit zusammengefaßt und für den Spritzprozeß vorgewärmt.
Ein Knickarm-Roboter setzt die Baugruppen in einem Arbeitsgang vom Drehteller in das Spritzguß-Werkzeug ein und beschickt damit die Kunststoff-Spritzgußmaschine. Ein weiterer Knickarm-Roboter entnimmt die fertigumspritzten Teile aus der Maschine, entsorgt den Anguß, bestückt die Prüfstation und palettiert anschließend die EKT sortenrein in die zugeordneten Container. Die Anlage arbeitet sieben Tage in der Woche im Dreischichtbetrieb.
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Sehr komplexe Geometrie der Stanzteile
Den Zuschlag für die Lösung von Baumann mit den Bosch-Komponenten begründet Cherry-Betriebsleiter Rudolf Heinrich so: „Aufbau und Handling des SR 60 waren ideal für die Automatisierung der EKT-Fertigung.
Es ist sehr schwierig, die vorgegebenen dreidimensionalen Stanzteile zu handhaben. Da-rüber hinaus sind alle Schwenkarm-Roboter mit dem Tool-Connector von Bosch ausgerüstet.
Damit ist eine saubere und übersichtliche Verkabelung der Pneumatik und der Elektrik gewährleistet. Mitbewerber haben teilweise bereits in der Konzeptphase wegen der komplexen Teilegeometrie aufgegeben.“
Die Taktzeit-Vorgaben von Cherry bringen die SR 60-Roboter zum „Schwitzen“. Alle zwei bis drei Sekunden führt jeder Roboter einen kompletten Zyklus durch. Aufgrund der vielen Teile und der Zugänglichkeit der Zuführgeräte wird der gesamte Arbeitsraum des SR 60 genutzt. Durch die hohe Geschwindigkeit der Schwenkarm-Roboter werden selbst bei den langen Verfahrwegen die kurzen Taktzeiten immer eingehalten.
Programmiersprache BAPS als Problemlöser
Von der Auftragsvergabe bis zur Lieferung der komplexen Anlage hatten die Automa-tions-Spezialisten von Baumann nur etwa fünf Monate Zeit. Das Hauptproblem während der Planungsphase war nach Angaben von Dipl.-Ing. Richard Kiener, Projektleiter bei Baumann, die Koordination der zahlreichen Schnittstellen. „Wir haben bei den Zuführgeräten angefangen. Die Schnittstelle zum Greifer des SR 60 wurde elektrisch und mechanisch definiert. Diese Aufgabe konnte jedoch mit der Programmiersprache Baps auf der Steuerung IQ 150 rasch gelöst werden“, so Kiener.
Die Bewegungs- und Ablaufprogrammiersprache Baps der Bosch-Steuerung IQ 150 ist, ähnlich Pascal, eine leicht erlernbare und selbsterklärende Klartextsprache. Sowohl bei der Einarbeitung als auch bei der Wartung der Programme bieten anwendungsspezifische Anweisungen wie etwa der Palettierbefehl Zeit- und somit Kostenvorteile, welche die Mitarbeiter von Baumann voll ausnutzten. Die Programmierung kann mit dem Programmierhandgerät PHG 2 000 von Bosch oder mit einem handelsüblichen PC unter Windows erfolgen.
Symbiose der Roboter
Ein weiterer schwieriger Punkt war die Anordnung aller Komponenten und deren Zugänglichkeit. In der Anlage greifen zwei Knickarmroboter in die Spritzgußmaschinen ein. Daneben müssen die Teile von der Übergabestation auf das Niveau der Spritzgußmaschine angehoben werden. Schwenkarm-Roboter und Knickarm-Roboter gehen in dieser Anlage geradezu mustergültig eine Symbiose miteinander ein. Der SR 60 von Bosch führt die genaueren Montageprozesse aus, der Knickarmroboter bewegt die komplexen und schweren Greifersysteme und überbrückt sowohl den Höhenunterschied als auch die große räumliche Trennung.
Rudolf Heinrich beziffert die durchschnittliche Nutzung der Anlage auf mehr als 80 Prozent und ist mit der neuen Lösung sehr zufrieden: „Beratung und Unterstützung durch Baumann sowie die Zuverlässigkeit der Bosch-Roboter läßt wenig Wünsche offen.“ Auch in bezug auf die Fertigungsqualität ist der Betriebsleiter zufrieden: „In der Automobilindustrie wird die Fehlerquote im ppm-Bereich gemessen. Mit den Bosch-Robotern erfüllt Cherry diese hohen Anforderungen.“
Internet
Dieser Beitrag stammt von der Robert Bosch GmbH, Geschäftsbereich Automa-tionstechnik, der 1996 durch das Zusammenfassen der Bereiche Industrieausrüstung und Hydraulik/Pneumatik gegründet und 1997 um die Funktion Industriwerkzeuge erweitert wurde. Dieser Bosch-Bereich , weltweit rund 5000 Mitarbeiter, bietet für die Produktbereiche Montage- und Entgrattechnik, Industrie- und Fahrzeughydraulik, Pneumtik, Antriebs- und Steuerungstechnik sowie Schraub- und Einpreßsysteme nicht nur ein breites Spektrum technisch anspruchsvoller Komponenten, sondern erstellt damit auch kundenspezifische Systemlösungen für die Fertigungsautmation in vielen Branchen.
Bei der Auslegung und Konstruktion von flexiblen Montagsystemen nutzen bereits viele Anwender die Spezialsoftware FMSoft von Bosch als Planungshilfe. Jetzt bietet Bosch die neue Version 5.6 an. Diese zeigt mit einem multimedialen Demonstrationsprogramm die vielfältigen Möglichkeiten der Software, die erstmals auch das CAD-Programm Aut CAD 14 unterstützt. Darüber hinaus ist der Betrieb unter AutoCaD 13 für Windows 95 oder Windows NT möglich.
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