Läuft wie geschmiert

Fertigungsautomation

Montage - Für die Produktion verschiedener Baugruppen setzt ein Hersteller von Zahnrädern und Getrieben auf ein Montage-, Transfer- und Prüfsystem von IEF-Werner. Als Basis für die Montageanlage dient das modulare, leicht erweiterbare Gurtbandsystem PosyArt.

25. April 2017
Als Basis für die Montageanlage dient das erweiterbare Gurtbandsystem PosyArt. Durch seinen modularen Aufbau lassen sich jederzeit neue Prozessstationen integrieren oder bestehende versetzen.
Bild 1: Läuft wie geschmiert (Als Basis für die Montageanlage dient das erweiterbare Gurtbandsystem PosyArt. Durch seinen modularen Aufbau lassen sich jederzeit neue Prozessstationen integrieren oder bestehende versetzen. )

Bei manchen Fertigungslinien stellt man sich vor, wie sie der Konstrukteur mit dem Tuschefüller zwischen zwei spitzen Fingern auf dem Reißbrett zeichnet. Vermutlich mit erhobener linker Augenbraue, den Blick fokussiert und den Mund leicht geöffnet, ähnlich einem Uhrmacher. Denn die einzelnen Anlagen arbeiten genauso hochpräzise zusammen wie ein Schweizer Uhrwerk. Ein Schritt folgt exakt auf den nächsten, wie in einem Getriebe ein Zahnrad ins andere greift. Dazwischen ist keine Sekunde zu viel. »Am Reißbrett ist diese Montage- und Prüflinie zwar nicht entstanden, doch mit sehr viel Sorgfalt und Leidenschaft fürs Detail«, beschreibt Oliver Koch, Produktbereichsleiter bei IEF-Werner.

Die Anforderungen seines Kunden waren hoch und besonders. Die Anlage montiert verschiedene Zahnradbaugruppen für Motoren. Je nach Typ bestehen sie aus zwei gleichen oder unterschiedlichen Stirnrädern, einem Sprengring sowie einem Schrägkugellager oder einer Spannfeder. Dabei prüft die Anlage vor, während und nach den Montageprozessen die kritischen Qualitätsmerkmale an den Bauteilen. »Wir ermöglichen damit eine 100-Prozent-Prüfung – und das ganz automatisch«, betont Koch. »Der Anwender muss für diese Aufgabe kein Personal bereitstellen und kann sich der hohen Qualität bei jeder montierten Baugruppe absolut sicher sein.«

Enorme Steigerungsrate

Bis Ende dieses Jahres sollen von jedem Zahnradtyp etwa 100.000 Baugruppen produziert sein, 2019 bis zu 700.000 im Jahr. »Dazu muss die Anlage nicht nur besonders leistungsfähig, sondern auch flexibel erweiterbar sein«, erklärt Koch. IEF-Werner lieferte die komplette Linie aus einer Hand, inklusive Software und Steuerungstechnik.

Die Anlage montiert die Baugruppen vollautomatisch. Dem Hersteller war besonders die technische Verfügbarkeit wichtig. Diese soll 95 Prozent nicht unterschreiten. Grundlage der Montageanlage ist das erweiterbare Gurtbandsystem PosyArt. Das zuverlässige, flexible und präzise Baukastensystem enthält viele Standardkomponenten, mit denen sich so gut wie alle Aufgaben im Transfer-, Montage- und Logistikbereich lösen lassen. Alle Hauptkomponenten wie Riemen, Antriebe, Weichen oder Stoppelemente sind sehr langlebig.

Die Schwalbenschwanz-Geometrie an den Längsseiten der Profile erlaubt ein feinfühliges, stufenloses Positionieren aller angefügten Baugruppen. »Das System haben wir mit Werkstückträgern und den entsprechenden Aufnahmen ausgestattet«, erläutert Koch. Je nach Anwendung werden die Werkstückträger (WT) mittels Seitenpositionierung, Zentrierstation, Hub- oder Dreheinheit in die richtige Lage gebracht. In der Zentriereinheit werden sie beispielsweise mittig platziert und anschließend dreidimensional mit einer Genauigkeit von +/- 0,05 Millimetern fixiert. Die Stopper sind zentral angeordnet. Das verhindert ein Verkanten der Werkstückträger in den Führungsleisten. Für diese Anwendung befinden sich auf den WT vier Aufnahmen für jeweils zweimal zwei Zahnräder. Jeder Träger enthält einen RFID-Code, der den Status der Bauteile mitführt und die Daten einer übergeordneten Steuerung übergibt.

Unterschiedliche Prüfverfahren

Am Anfang der Linie stehen Palettiersysteme vom Typ VarioStack. Die äußerst kompakten Palettierer lassen sich standardmäßig von vorn mit Transportbändern oder Transportwagen beladen. »Wir haben die Maschinen für diese Anwendung so konzipiert, dass ihr integriertes Produkthandling Komponenten aus kundeneigenen Gitterkörben entnehmen kann«, veranschaulicht Koch. Die Gitterkörbe werden fixiert und für das automatische Bestücken bereitgestellt. Die Palettierer legen die vier Stirnräder nacheinander in wenigen Sekunden auf den ersten WT. Stimmen die Innen- und Außenmaße der Zahnräder? Sind ihre Flanken geschliffen?

In Ordnung oder nicht?

Um die Antworten zu erhalten, fährt der WT vor den Montageschritten zu einer Messstation. Das Handling packt jeweils zwei Bauteile und legt sie lageorientiert als Paar ab. Der Prüfvorgang startet. Ein Bildschirm an der Station zeigt das Ergebnis an, die Daten werden gespeichert. Der Ablauf wiederholt sich mit den nächsten beiden Werkstücken. Anschließend übergibt die Anlage die Werte an die Steuerung. Je nach Baugruppentyp fährt der Träger nun mit den Rädern weiter zu den nächsten Prozessschritten: Entweder wird ein Schrägkugellager oder eine Spannfeder installiert. Anschließend erhält jede Baugruppe noch einen Sprengring.

Nach der Montage unterzieht die Linie die Baugruppen verschiedenen Prüfungen. Es gilt zum Beispiel, das Drehmoment der beiden Ausgleichsräder zu ermitteln. Sollte das Ergebnis aus einem vom Kunden definierten und einstellbaren Fenster fallen, wird die Baugruppe auf »Nicht in Ordnung« (NIO) gesetzt.

Bei der Verdrehprüfung fährt eine Mitnahmevorrichtung auf die entsprechende Baugruppe und verdreht Verspann- und Hauptrad zueinander. Die Leistungsprüfung erfolgt dabei über eine Drehmomentmessung. Erkennt das System schwergängige Stellen und überschreiten diese einen definierten Wert, setzt es die Baugruppe auf Status NIO. Generell werden an der Anlage Bauteile oder Baugruppen mit Status NIO nicht mehr weiterverarbeitet. Nach den Prüfungen wird der WT mit der Baugruppe über eine Hub- und Dreheinheit angehoben und um 180 Grad gedreht. In dieser Lage positioniert der Werkstückträger sie unter einem Laser, der die entsprechende Kennzeichnung aufbringt.

Ein Kamerasystem kontrolliert das Schriftbild und prüft die enthaltenen Daten auf ihre Plausibilität. Um die fertig montierten Baugruppen zu entnehmen, lieferte IEF-Werner ein weiteres VarioStack-Bandladersystem. An der Anlage setzt ein Mitarbeiter leere Kleinladungsträger (KLT) stapelweise auf das Zuführband. »Er achtet darauf, dass die Inlets und die Deckel der Behälter korrekt ein- oder aufgesetzt sind«, verdeutlicht Koch. Der Stapel läuft automatisch in den Palettierer. Der oberste KLT wird vereinzelt und auf den Palettiertisch gesetzt. Ein Sauggreifer entnimmt den Deckel und »parkt« ihn auf dem Palettentisch. Anschließend fährt der Tisch mit dem KLT unter eine Z-Einheit mit Greifer. Sie entnimmt alle Inlets bis auf das unterste. Der KLT fährt in Beladeposition.

Die guten in die Inlets

Der Palettierer entnimmt die Baugruppen aus dem WT. »Sind sie mit NIO codiert, kommen die Baugruppen nach vier unterschiedlichen Fehlerkriterien sortiert auf ein Abführband«, so Koch. Die mit »In Ordnung« (IO) gekennzeichneten Bauteile gelangen in die Formnester der Inlets im KLT-Behälter.

Sobald das erste Inlet voll ist, entnimmt ein Sauggreifer einen VCI-Zuschnitt aus dem Puffer und setzt ihn auf das befüllte Tray. Darauf kommt das nächste Inlet. Ist der KLT komplett gefüllt, entnimmt der Sauggreifer den Deckel und verschließt den KLT. Die fertig bestückten und verschlossenen KLT kommen nun stapelweise auf ein Abführband. Das Besondere: Die verpackten Baugruppen müssen nun nicht mehr nachgemessen werden. Die Anlage von IEF-Werner stellt die geforderte Qualität sicher. Deshalb ist Oliver Koch mit der Umsetzung der Kundenanforderungen sehr zufrieden.

Erschienen in Ausgabe: 03/2017