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Saubere Arbeit in aggressiver Umgebung

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Im Automobilzulieferbereich ist KS Aluminium Technologie AG, eine Tochtergesellschaft der Kolbenschmidt Pierburg AG, ohne jeden Zweifel das, was man eine feine Adresse zu nennen pflegt. Im letzten Jahr verließen 390 000 Aluminium-Zylinderkurbelgehäuse das Werk in Neckarsulm. Adressaten: DaimlerChrysler, Porsche, Jaguar, BMW und Volvo. Wichtig bei der Gehäuseproduktion ist es, die Ausfallzeiten beim Gießvorgang zu minimieren. Dafür sorgen IRB 6400 und IRB 4400 Roboter von ABB in gießereitauglicher Ausführung.

Zur Zeit befinden sich insgesamt 13 Niederdruck- Druckguß und Squeeze Casting Anlagen in Betrieb. Vier weitere werden aufgebaut. Gegossen wird im 3-Schicht-Betrieb und samstags bis 18 Uhr. 23 Stunden sollen die Anlagen für Druckguß, Squeeze-Casting und Niederdruckguß täglich produzieren. Eine Stunde dauert die Wartung der Form. Von enormer Wichtigkeit ist daher die Zuverlässigkeit der Beschickung und Teileentnahme. Die Roboter, die diese Funktion übernehmen, arbeiten in einer technikfeindlichen Umgebung. Staub und Kernsandreste attackieren Gelenke und Leitungen, suchen nach Schwachstellen, um ihre abrasive Wirkung zu entfalten. Trennmittelnebel versuchen mit winzigen Tröpfchen Feuchtigkeit in sensible Bereiche einzutragen. Enorme Temperaturschwankungen tun ein übriges, den stählernen Helfern das Leben so schwer wie möglich zu machen. Zwei Roboter teilen sich jeweils die Arbeit an einer Gießanlage. Ein IRB 4400 Spray-Roboter sprüht die Form zunächst mit dem Trennmittel ein. Ein IRB 6400 mit entsprechendem Greifer setzt unmittelbar vor dem nächsten Gießvorgang je nach Zylinderzahl drei bis sechs Zylinderlaufflächen als metallische Buchsen oder als Lokasil-Buchsen (s. Bild 2) in die Form ein. Die Form wird geschlossen, das Teil gegossen und nach dem Erstarrungsvorgang vom Roboter entnommen und einer Säge zur Entfernung des Angusses in korrekter Lage zugeführt. Nach dem Abtrennen wird das Teil zur Rohentgratung abgelegt.

Das Konzept des Robotereinsatzes ist darauf ausgelegt, den Gießvorgang auch bei Störungen aufrechterhalten zu können. Das bedeutet konkret: so wenig Verkettung von Funktionen wie möglich und ausreichende Teilepuffer zwischen den Stationen. Hier wurden Konsequenzen aus den Erfahrungen gezogen, die man mit Konzepten gesammelt hat, die auf eine stärkere Automatisierung und damit einen höheren Verkettungsgrad setzten.
Entscheidung für den Anbieter nicht leicht gemacht
Wie kam die Entscheidung für ABB-Roboter zustande? Zunächst wurden Muß- und Wunschziele in eine Entscheidungsmatrix eingetragen. Budget, Ergonomie, möglicher Formenwechsel, Lokasilfähigkeit, spezielle Greiferanforderungen, Geräuschemission, Referenzen, ISO 9001 sowie Robustheit und Flexibilität standen auf der Liste. Bei der Gestaltung der Entscheidungsfindung hat man sich an der VDI Norm 2225 orientiert, um Zufälle auszuschließen und am Ende die optimale Lösung im Hause zu haben. Anforderungswünsche und Roboterfähigkeiten wurden gewichtet. Auch verschiedene Kinematiken wie Portal- und Knickarm wurden in der Entscheidungsfindungsphase verglichen. Am Ende kam nur ein Knickarmroboter in Frage. Die Entscheidung zugunsten von ABB fiel nicht zuletzt aufgrund der Serviceleistungen sowie der Bereitschaft, als Generalunternehmer weitreichende Verantwortung für die Anlage zu übernehmen. Auch die Bereitschaft zur Zusammenarbeit bei Sonderwünschen, insbesondere bei den Greifern, war ein wichtiger Pluspunkt.
Vom Roboterhersteller zum Systemanbieter
Klemens Belke, Mitarbeiter der Planungsabteilung der KS ATAG: „Da mußte offenbar auch ABB eine Lernkurve durchlaufen. Wir waren früher schon einmal nahe an einer Zusammenarbeit, haben uns dann aber anders entschieden, weil uns die Bereitschaft zur Risikoübernahme und Verantwortung bei ABB nicht weit genug ging. Inzwischen sieht das ganz anders aus.” Heute arbeitet man mit ABB als Generalunternehmer gut zusammen. Vertragliche Verpflichtungen und entsprechende Gewährleistungen erstrecken sich auf ganze Anlagenbereiche, nicht nur auf den Roboter als solchen.
Ein großes Lob hat Dieter Förster, Verantwortlicher für die Anlageplanung Druckguß, auch für die schnelle Verfügbarkeit von Ersatzteilen. Superreaktionsfähig nennt ABB den Lagernotdienst, der rund um die Uhr Ersatzteile innerhalb von 4-7 Stunden liefert. „Diese im Ernstfall enorm wertvolle Dienstleistung hat allerdings ihren Preis”, fügt der Anlageplaner hinzu. „Da staunt man dann schon mal, was so ein Ersatzteil kosten kann.”
Zusammenarbeit führt zu praxisgerechten Lösungen
Je anspruchsvoller die Produktionsbedingungen sind, um so wichtiger ist auch die Zusammenarbeit zwischen Roboterhersteller und -anwender. ABB reagierte mit der spezialgeschützten Foundry Ausführung (foundry [engl.] – Gießerei) auf die spezifischen Anforderungen des rauhen Produktionsumfeldes.
Wie fruchtbar die Zusammenarbeit von Hersteller und Anwender sein kann, zeigt auch die Weiterentwicklung des IRB 4400 zum gießereitauglichen Sprayroboter. Unter eingeschränkten Platzverhältnissen bei tiefen Werkzeugkonturen für einen gleichmäßigen und zuverlässigen Trennmittelauftrag zu sorgen, war bislang außerordentlich schwierig. Schließlich hat der Einsprühvorgang Einfluß auf die gesamte Prozeßführung. Der Temperaturverlauf wird z.B. nachhaltig beeinflußt. KS hat hier Erfahrungen aus eigenen Entwicklungen und die spezifischen Anforderungen in die Zusammenarbeit eingebracht. Am Ende der Entwicklung stand ein Spray-Robot mit einem Sprühwerkzeug, der seine Aufgabe zuverlässig erledigt.
Greifen braucht Know-how
Ein weiterer Schwerpunkt der Zusammenarbeit lag bei den Greifern. Auch hier gelang es ABB im Erfahrungsaustausch mit dem Kunden die Anforderungen umzusetzen und optimal einsatzfähige Werkzeuge zu konzipieren.
Um ein Greifwerkzeug zu bauen, das bei Temperaturen von bis zu 800 °C in aggressiver Atmosphäre arbeitet, muß eine Menge Know-how zusammenkommen. Nach jeder Inbetriebnahme werden neue Erkenntnisse für ein erweitertes Pflichtenheft verwertet. Es folgt eine weitere Orientierungsphase, die in eine technische Weiterentwicklung des Produktes einmündet. Was die Beschickung der Formen und die Handhabung der Druckgußteile angeht, hat man bei KS mit ABB einen guten Partner gefunden.
Entscheidungskriterien
– Budget
– Formenwechsel möglich
– Handhabbarkeit von Lokasilpreforms
– spezielle Greiferanforderungen
– Umweltschutzanforderungen
– Geräuschemission
– Referenzanwendungen
– ISO 9001
– Flexibilität
– Verfügbarkeit
– Kinematikanforderungen
– Nutzlast
– Service
Leistung des gewählten Herstellers
vor Inbetriebnahme:
– gemeinsame Planung
– 3D-Simulation vor Anlagenerstellung
– Verfügbarkeitsverpflichtung/-garantie
– vorbereitende Beratung
nach Inbetriebnahme:
– Steuerungsharmonisierung von Robotern und
Anlage durch ABB-Spezialisten
– Mitarbeiterschulung
– Supporthotline
– Lagernotdienst (4-7 Stunden Lieferzeit für
Ersatzteile)
– mav 267
– mav 268
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