Die Produktion im Griff

Automatisierte Pressenlinien, dazu gehört neben der Verkettung der Pressen, beispielsweise durch Roboter, unbedingt ein sicheres und flexibles Greifersystem. Eine Automatisierungslösung aus der Praxis.

16. November 2006
In Spezialpaletten lagern die Greifer qualitätsgerecht und werden kollisionsfrei zur Pressenlinie transportiert.
Bild 1: Die Produktion im Griff (In Spezialpaletten lagern die Greifer qualitätsgerecht und werden kollisionsfrei zur Pressenlinie transportiert.)

Solche Partner hätte sich Mario Magnetto, der sein Unternehmen 1948 in Turin gründete und kontinuierlich zu einem international tätigen Konzern ausbaute immer gewünscht: Das neue Werk im Magnetto-Automotive-Bereich, das im vogtländischen Treuen entstand, wurde in nur elf Monaten errichtet. In dieser Zeit wurden zwei Pressenlinien installiert, wobei die Linie 1 aus insgesamt sechs hydraulisch arbeitenden Pressen besteht und die Linie 2 fünf Hydraulik-Pressen besitzt. Die Verkettung der Pressen erfolgt mit ABB-Robotern, die die Platinen mit Hilfe von innovativen Greifsystemen aus dem Hause Bilsing Automation handhaben. Auf diese Weise entstanden hochproduktive Pressenlinien mit enormer Flexibilität.

Schneller Produktwechsel

»Fast ideal zwischen den Automobilwerken in Leipzig, Zwickau, Regensburg und München gelegen, hat sich unser Presswerk von Anfang an auf sehr unterschiedliche Auftraggeber eingestellt, wobei BMW gerade in der Startphase eine entscheidende Rolle spielte«, betont Presswerk-Leiter Mike Röder und weist zugleich auf die damit verbundene hohe Fertigungsflexibilität bei höchsten Qualitätsanforderungen und möglichst kurzen Lieferfristen hin. »Beispielsweise sind wir in der Lage, alle Pressenwerkzeuge in einer Linie innerhalb von neun Minuten auszutauschen.« Parallel zum automatischen Wechsel der Pressenwerkzeuge tauschen auch die Verkettungsroboter ihre Greifer vollautomatisch aus. Da dieser Greiferwechsel erheblich schneller als der Werkzeugwechsel erledigt ist, wird für den Greiferwechsel keine zusätzliche Nebenzeit benötigt. Nur neu montierte Greifer im Ersteinsatz erfahren in der Pressenlinie eine Feineinstellung, die jedoch dank des innovativen Baukastenkonzepts problemlos und entsprechend schnell erledigt ist. »Bei der Auswahl eines geeigneten Greifersystems zur Verkettung der Pressen hat sich eindeutig das Bilsing-Greifersystem durchgesetzt«, hebt Mike Röder hervor und begründet die Entscheidung: »Wir haben in Treuen zwei Pressenlinien mit hoher Flexibilität aufgebaut, um unseren Kunden ein breites Angebot bei kleinsten Lieferzeiten offerieren zu können. Dazu gehört auch, dass wir sogar bei neuen Blechformteilen schnell lieferfähig sind. Angenommen wir bekommen morgen früh für Neuteile die entsprechenden Werkzeugsätze für unsere Pressen, können wir sofort die dazu notwendigen Greifer für die Verkettungsroboter innerhalb von wenigen Stunden selbst aufbauen.« Diesen Vorzug des einfach zu handhabenden Bilsing-Greiferbaukastensystems hebt auch Reinhard Sauerländer, Mitarbeiter im technischen Vertrieb der Firma Bilsing Automation hervor: »Nachdem wir für alle Roboter die entsprechenden Greifer in der Erstausstattung bauten, montierten wir noch zehn weitere Greifersätze und haben dabei bereits die von Magnetto autorisierten Anlagenfahrer so geschult, dass sie aus unserem Baukastensystem selbst Greifer nach Maß montieren können«.

Greifer aus dem Baukasten

»Die Möglichkeit der Eigenmontage«, unterstreicht Mike Röder, »führt zu deutlich kürzeren Lieferzeiten. Wir haben uns da­rüber hinaus für das Bilsing-Greifersystem entschieden, weil die Greifer des Attendorner Unternehmens stabil arbeiten und bemerkenswert flach gebaut sind.« »Neue Greifer montieren wir in der Regel auf dem Simulator. Die Feinjustierung erfolgt entweder auf der Pressenlinie nach dem Einwechseln der neuen Greifer oder sogar parallel zum Fertigungsprozess beim Einfahren neuer Werkzeuge auf der Tryout-Presse«, erläutert Mike Röder. Der Greiferbaukasten von Bilsing Automation umfasst alle Teile und Baugruppen, die zu einem fertigen Greifer gehören. Zur Verbindung mit dem Roboter trägt das Trägerrohr auf der einen Seite das Kupplungssystem. Auf der anderen Seite sind Schwenkarme installiert, die die Bilsing-Vakuumsauger tragen. Dieser Greiferbaukasten wird darüber hinaus durch Module komplettiert, die zusätzlich zur Handhabungsfunktion steuerungstechnische und technologische Aufgaben übernehmen können. Das sind zum Beispiel Scheren, Clinchvorrichtungen und Sensoren. Mit Ausnahme von Sensoren und anderen elektronischen Baugruppen sind alle Komponenten dieses Greiferbaukastens Eigenentwicklungen, die im Attendorner Unternehmen mit hohem Aufwand und großem Engagement geleistet und im Erfahrungsaustausch mit den Anwendern stetig verbessert werden.

Einfach zu montieren

»Das Überzeugendste an der Konzeption des Bilsing-Greifersystems«, hebt Mike Röder hervor, »ist die Möglichkeit, mit einem einfachen Achter-Inbusschlüssel Tragarme, Saugerklemmblöcke und alle anderen zum jeweiligen Greifer gehörenden Baugruppen festzuziehen und auch wieder zu lösen, um beispielsweise mit denkbar geringem Aufwand Feinjustierungen oder Anpassungen an veränderte Oberflächengeometrien eines Blechteils auszuführen.« »Die autorisierten Magnetto-Mitarbeiter«, erläutert Reinhard Sauerländer, »entnehmen dem Bilsing-Kontingent-Lager, das wir vor Ort einrichteten, nicht nur die Standardteile und Baugruppen für neue Greifersätze; dieses Lager dient darüber hinaus als Ersatzteillager.« »Übrigens«, bekundet Mike Röder, »sorgen die Bilsing-Mitarbeiter sehr zuverlässig dafür, dass stets genügend Teile im Lager sind. Fehlt dennoch mal ein Teil, wird es nach unseren Erfahrungen umgehend geliefert.« In den beiden Pressenlinien entstehen Außenhaut und Innenteile für Kraftfahrzeuge. Zu den Produkten der Pressenlinie 1 gehören Rahmenoberteile, Längsträger, Seitenteile und Türen. Auf der zweiten Pressenlinie entstehen beispielsweise Frontklappen und Heckklappen. »Wir beliefern unter anderem BMW, VW, Renault und Peugeot«, so Mike Röder, und erläutert den technologischen Ablauf: »Aus den unterschiedlichen Tiefziehblechen schneiden wir direkt vom Coil die benötigten Platinen. Da die Schnittpresse mit 60 Hüben pro Minute arbeitet und die hydraulischen Pressen der beiden Pressenlinien je nach Teilegröße bis zu elf Hübe bieten, stapeln wir die geschnittenen Platinen auf Platinenwagen, die wir nach Anforderung zu den beiden Pressenlinien fahren. Zu Beginn jeder Pressenlinie arbeitet ein Entstapelroboter, der mit Hilfe eines Universalgreifers von Bilsing die Platinen vom Stapel des Platinenwagens nimmt. Spreizmagnete«, erklärt Mike Röder weiter, »sorgen für die Einzelblechentnahme, die jedoch an zwei Stellen überprüft wird. Dazu besitzt der Universalgreifer einen Sensor, der die Dicke des aufgenommenen Blechs misst und mit dem Sollwert des laufenden Auftrags vergleicht.«

Unterschiedlichste Abmessungen

»Die Platinen«, ergänzt Reinhard Sauerländer, »haben entsprechend der verschiedenen Produkte sehr unterschiedliche Abmessungen. Die kleinste Platine ist etwa 400 Millimeter lang und rund 200 mm breit. Beim größten Exemplar sind es 1.780 x 1.780 Millimeter. Um den gesamten Größenbereich mit nur einem einzigen Greifer abzudecken, besitzt dieser Universalgreifer am Beginn der Pressenlinie 16 Vakuumsauger, die einzeln so angesteuert werden, dass die Sauger, die außerhalb der aufzunehmenden Platine sitzen, über das Steuerungssystem abgeschaltet werden.« Der Entstapelroboter übergibt die Platine einer Förderstrecke, die die Platine zur Reinigung zu einer Bürstenanlage fördert. Auf diesem Weg wird zum zweiten Mal die Blechdicke kontrolliert. Die Anlage führt nun die saubere Platine durch eine Beölungsstation. Ein Kamerasystem detektiert anschließend die Lage der mit Ziehöl benetzten Platine und sendet die Daten an die Steuerung des Roboters. Die Steuerung führt ihn so, dass er erstens die Platine exakt aufnehmen und zweitens korrekt in die Ziehpresse einlegen kann. Ist ein Platinenstapel abgearbeitet, schwenkt der Entstapelroboter automatisch zum anderen Bereitstellwagen. Die leeren Platinenpaletten können dann an der Schneidanlage wieder neu befüllt werden. Nach dem Tiefziehen auf der Pressenlinie 1 arbeiten gleich zwei Roboter Hand in Hand. In dieser Station können, falls technologisch erforderlich, die Ziehteile problemlos ohne Zwischenablage gewendet werden. Danach stehen der Fertigung auf der Linie 1 fünf weitere Hydraulik-Pressen zur Verfügung. Arbeitet die sechste Presse mit, legt der letzte Entnahmeroboter das fertige Blechteil auf eine Förderstrecke, die in der verlängerten Achse der Pressenlinie liegt. In gleicher Weise übergibt auch der letzte Roboter der Pressenlinie 2 das Fertigteil einer Förderstrecke, auf der jedes Teil zunächst optisch geprüft wird.

Greiferwechsel

Für die Teilefertigung des nächsten Auftrags erhält jede Umformstufe ein neues Unter- und Oberwerkzeug. Mit der veränderten Geometrie des neuen Werkstücks benötigen auch die Pressenverkettungs­roboter die jeweils zum Pressenwerkzeug passenden Greifer. Das heißt, zu jedem zu fertigenden Blechteil gehört ein spezieller Werkzeugsatz sowie ein spezifischer Greifersatz. »Für jeden Greifersatz bauen wir eine Spezialpalette, in der die Greifer qualitätsgerecht lagern und vom Lager kollisionsfrei zur Pressenlinie transportiert werden«, so Röder. »Diese schonende Handhabung der Greifer gefällt mir sehr gut«, hebt Reinhard Sauerländer hervor und führt fort: »Nach meinen Erfahrungen erleiden Greifer außerhalb der Roboter­zelle beim Transport oder durch unsachgemäßes Handling mehr Kollisionen als im produktiven Einsatz.« »Mit der eigenen Montage der Greifer wächst aber auch das Verständnis für die Greifertechnik, was durchaus zu einem verständnisvolleren Handling der Greifer beiträgt«, fügt Mike Röder hinzu. Aus der Spezialpalette entnimmt der Anlagenfahrer die Greifer und hängt sie vorteilhafterweise hauptzeitparallel in die Aufnahmevorrichtungen, die außen an den Schutzgitterzäunen installiert sind. Damit es keinerlei Verwechslungen gibt, trägt jeder einzelne Greifer eines Greifersatzes die gleiche, analog lesbare Identziffer wie der Roboter, für den der Greifer bestimmt ist. Zusätzlich werden alle Greifer auch noch elektronisch abgefragt. Bevor sich das automatische Werkzeugwechselprogramm überhaupt starten lässt, wird zunächst elektronisch kontrolliert, ob der auszutauschende Greifer überhaupt vorhanden ist. In der Zeit, in der die auszuwechselnden Werkzeuge aus den Pressen fahren und die neuen Werkzeuge eingewechselt werden, legen in synchronen Bewegungen die Verkettungsroboter die auszutauschenden Greifer ab, nehmen die neuen auf und fahren in eine definierte Warteposition, in der sie bis zum Ende des Werkzeugwechsels verweilen.

Greiferlagerung

Derzeit besitzen beide Pressenlinien etwa je 20 Werkzeugsätze, ergo auch je 20 Greifersätze. Stetig kommen neue dazu. Da bieten die stapelbaren Spezialpaletten nicht nur eine sichere und übersichtliche Lagerung, sondern auch eine erleichterte Zuordnung des richtigen Greifersatzes zum entsprechenden Werkzeugsatz. Dabei ist es sehr hilfreich, dass jede Spezialpalette nicht nur die lesbare Bezeichnung des Greifersatzes trägt, sondern auch eine Zeichnung des zu fertigenden Werkstücks. Diese Technologie zeigt beispielhaft, wie man auf kostengünstige Weise eine hochflexible Fertigungsanlage errichten kann, die nicht nur eine beispielhafte Prozesssicherheit, sondern auch noch eine hohe Produktivität bei einem hohen Qualitätsstandard erreicht. _

Erschienen in Ausgabe: 10/2006