Schweres in Ordnung

Technik

Anlagen/Systeme Ein Knickarm-Roboter zum automatisierten Teile-Handling ist nicht immer die beste Lösung. Die Flexmotion-Reihe von Faude arbeitet mit einem Tripod.

27. April 2009

Die Hirschvogel Automotive Group zählt zu den größten Herstellern von massivumgeformten Bauteilen aus Stahl und Aluminium. Mehr als 2.700 Mitarbeiter stellen in sechs Werken weltweit Umformteile und Komponenten für die Automobilindustrie und ihre Systemlieferanten her. Im Stammwerk Denklingen fertigen 1.600 von ihnen massivumgeformte Bauteile in Großserie. Um hohe Fertigungsqualität zu gewährleisten, hat Hirschvogel stark automatisiert und dabei besonders darauf geachtet, die Prozesse zu optimieren. So auch bei der Verkettung der Fertigungsanlage mit der Reinigungsstation. Der Pick-and-Place-Prozess sollte in einem vorgegebenen Zeitraster erfolgen und ein schwingungsfreies Absetzen garantieren.

Herausforderung

Langjährige Versuchsreihen mit konventionellen Robotersystemen brachten keine Lösung, die wirtschaftlich tragbar ist und die räumlichen Gegebenheiten berücksichtigt. Faude Produktionsanlagen jedoch stellte sich der Herausforderung und lieferte mit seinem Flexmotion-Handhabungssystem FHS 500 eine Lösung, die alle Anforderungen erfüllt. Sie greift alle drei Sekunden eines der fünf Kilo schweren Teile, dabei kommt es nicht darauf an, wie diese auf dem Band angeordnet sind. Die Zuführung kann also liegend oder chaotisch unsortiert erfolgen.

Die Zelle setzt Schmiedeteile bis sechs Kilo schwingungsfrei, senkrecht und nach vorgegebenem Muster ab und bereitet sie so für die weitere Verarbeitung auf der Reinigungsstation vor.

Routine

Was aus Platzgründen und unter wirtschaftlichen Aspekten lange als nicht umsetzbar galt, ist inzwischen Routine bei Hirschvogel: Die Anlage greift Bauteile ohne Unterbrechung des vorgegebenen Zeitrasters und setzt sie schwingungsfrei ab. Dies ist nicht selbstverständlich, denn durch den hohen Schwerpunkt geraten die Teile beim senkrechten Aufstellen ins Schwanken und können kippen. Dies hätte bei einer Dreischichtfertigung katastrophale Folgen – ist aber laut Faude dank der Flexmotion-Kinematik ausgeschlossen. Diese Kinematik arbeitet flexibel und sehr schnell, in Verbindung mit einer 180 Grad-Schwenkachse bietet die um 270 Grad drehende C-Achse viele Möglichkeiten, um die Teile zu handhaben. Dabei wirken die Antriebe direkt ohne zusätzliche Armglieder auf die Last ein.

Im Vergleich zu Maschinen mit serieller Kinematik, wie beispielsweise bei Schwerlast-Scaras oder Knickarmrobotern, ergibt sich daraus ein optimiertes Last-Masse-Verhältnis, das wesentlich mehr Dynamik, Präzision und Steifigkeit bietet. Die Bahngeschwindigkeit der Anlage beträgt bis zu zehn Meter in der Sekunde bei einer Genauigkeit von 0,03 Millimetern.

Zusammenspiel

Augen und Hand – also Bildverarbeitung und Rotationsgeber am Zuführband – des FHS 500 arbeiten lückenlos zusammen. Was sich auf dem einen Meter breiten Band für die Zuführung tut, erkennt die Anlage über ihre vier Kameras.

Diese identifizieren alle Bauteile zu 100 Prozent, bestimmen die genaue Lage bildübergreifend, überwachen Kollisionen der chaotisch an- oder aufeinanderliegenden Teile im Greifbereich und überprüfen die Typenreinheit.

Damit die Kameras all dies leisten können und perfekt zusammenspielen, hat Faude speziell für die erschütterungsintensive Umgebung einen Kameraarm konstruiert und mit seiner für solche Applikationen entwickelten Bildverarbeitungssoftware Flexvision RV synchronisiert. Um die Bauteile auch außerhalb des Arbeitsraumes exakt zu erfassen, wirkt die Kopplung von Bildverarbeitung und Rotationsgeber auch dort. Schnellem, exaktem, bandsynchronem Abgreifen der Teile steht nichts so mehr im Wege.

Das Steuerungssystem ist angelegt, wie es eine Industrieumgebung erfordert: intuitiv, kompakt und mit einem Standard-19-Zoll-Touch-Bildschirm.

Für Maschinensteuerung und Bildverarbeitung ist nur ein einziger PC erforderlich, die Bedienung ist konform zum Windows-Explorer und auf diese Weise für jeden Mitarbeiter leicht zu erlernen. Je nach Anforderung und Aufgabe des Kunden lässt sich das System modular erweitern. Die Programmierung entspricht internationalen Standards, genauso wie die unterschiedlichen Feldbus-Anbindungen, der Fernzugriff über TCP/IP, die exakte synchrone Datenausgabe an Digital-IO oder an Antriebe, die über Sercos erfolgt.

Stefan Maiwald, technischer Leiter von Hirschvogel in Denklingen, fasst zusammen: »Mit dem FHS 500 konnten wir den Automatisierungsgrad deutlich erhöhen. Die Maschine ist kompakt, lässt sich voll in die Verkettung integrieren und müsste eigentlich zum Mitarbeiter des Jahres gewählt werden – denn flexibler und schneller geht es kaum. Dabei arbeitet das FHS 500 nicht so genau wie möglich, sondern so genau wie nötig.

Nach dem bisherigen Einsatz kann ich nur sagen, dass wir sehr zufrieden damit sind. Faude überzeugte neben fachlicher Kompetenz immer wieder durch die große Einsatzbereitschaft des Fachpersonals, die weit über das Normale hinausging, und das bei gleichbleibend hoher Qualität.«

Bedienkomfort

Weitere Pluspunkte des Systems sind nach Meinung von Stefan Maiwald der hohe Bedienkomfort und die kompakten Maße von 2.300 x 2.300 x 3.000 Millimeter. Der Platzbedarf ist gering und die Maschine von sämtlichen Seiten offen und zugängig. Übergeordnet soll die Investition zu kürzeren Produktionszeiten führen und eine gleichzeitig hohe Fertigungsqualität garantieren.

Die Vorteile im Überblick

- Hochpräzises Abgreifen der Bauteile durch schnelle Servo- Dreh- und Schwenkachsen sowie Bildverarbeitung

- Formbasierende Mustererkennung mit Infrarot-Flächenbeleuchtung und -filter

- Schnelle Taktzeit ohne Maschinenstopps

- 100-prozentige Identifikation der Bauteile durch vier Kameras, synchronisiert durch speziellen Roboterarm

- Handhabung unterschiedlicher Bauteile bis sechs Kilogramm

- Lageunabhängiger, fliegender Abgriff der Bauteile

- Schwingungsfreies, fliegendes Absetzen ohne Kippen

- Null Ausfallzeiten

-W-Frei einzulernende Setzmuster

Erschienen in Ausgabe: 02/2009