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FMB: Flexible Automationszelle für Fahrwerk-Einzelstücke

Kombination aus Drehmaschine plus Lademagazin mit Roboter
Flexible Automationszelle für Fahrwerk-Einzelstücke

Eine flexible Automationszelle, die beim Fahrwerke-Hersteller KW Automotive das Vorbearbeiten von Stoßdämpferrohren übernimmt, fertigt dreischichtig bedienerarm eine Vielzahl an Varianten – vom Einzelstück bis zur Serie bei kurzfristigem Wechsel. Integriert hat Spinner Automation dazu eine Kombination aus einem modifizierten Lademagazin Turbo 5–65 von FMB und einem Fanuc-Roboter. So können flexibel ohne Rüstarbeiten Rohre unterschiedlicher Längen und Durchmesser be- und entladen werden. Autor: Konrad Mücke

KW-Automotive produziert mit 350 Fachkräften im schwäbischen Fichtenberg hochwertige Stoßdämpfer-Feder-Kombinationen, die in ihren dämpfenden und federnden Eigenschaften manuell eingestellt werden können. Diese Gewindefahrwerke verbessern die Fahreigenschaften auf unterschiedlich beschaffenen Untergründen deutlich und werden meist von Automobilenthusiasten nachgerüstet – in einigen limitierten Sondermodellen der Automobilindustrie werden sie sogar ab Werk eingebaut.

Große Fertigungstiefe

Allerdings erfordert die Fertigung eines individuell einstellbaren Fahrwerks eine Vielzahl unterschiedlicher Bauteile. Einige Fahrwerke bestehen aus über 400 Einzelteilen. In der auftragsbezogenen Produktion sind bis zu 85 Montageschritte erforderlich.

Martin Wagner, Teamleiter Vorrichtungsbau: „Wir haben das System Gewindefahrwerk weitgehend modular ausgeführt. Allein durch Auswählen und Kombinieren geeigneter Module können wir eine große Vielfalt an Fahrwerken verwirklichen.“ Dennoch gebe es bei jeder Stoßdämpfer-Federbein-Kombination einige fahrzeugspezifische Bauteile. „Zudem bekommen wir immer wieder Anfragen nach Fahrwerken für bisher in unserem Produktionsprogramm noch nicht berücksichtigte Automobile.“ Dabei gehe es häufig um Sonderausführungen für Rennsportwagen, Einsatzfahrzeuge wie gepanzerte Fahrzeuge oder auch Oldtimer-Automobile. „Auf dieser individuellen Abstimmung gründet unser sehr erfolgreiches Geschäftskonzept.“

In den zurückliegenden knapp 25 Jahren sind so insgesamt über 28 000 Fahrwerkanwendungen entstanden. Um flexibel und schnell die dafür benötigte Vielfalt an Bauteilen zu fertigen, verfügt der Fahrwerkshersteller in Fichtenberg über eine sehr große Fertigungstiefe. Dabei verwirklicht KW-Automotive sämtliche Produktionsschritte in den inzwischen 6000 m2 umfassenden Fertigungs- und Montagehallen selbst – von den Rohlingen wie Edelstahlrohre und Gussteile bis zum einbaufertig montierten und geprüften Fahrwerk.

Höchste Flexibilität gefordert

„Unsere auf Fahrzeuge und Fahrverhalten individuell abgestimmten Fahrwerke erfordern, dass unsere Fertigung äußerst flexibel arbeiten muss. Von jedem Gewindefahrwerk erstellen wir jeweils nur Einzelstücke oder kleinste Serien, durchschnittlich etwa 10 bis 1000 Exemplare jährlich. Deshalb haben wir keine fertigen Produkte in größerer Anzahl lagerhaltig“, sagt Christian Schmidt, PR-Manager in Fichtenberg. „Wir fertigen im Tagesgeschäft stets auf Abruf. Von den 400 täglich gefertigten Fahrwerken sind etwa 85 % jeweils Einzelstücke. Wir fertigen pro Tag fast 350 unterschiedliche Gewindefahrwerke.“

Diese Flexibilität an einem kostenintensiven Produktionsstandort wie Deutschland zu bewältigen, stellt besondere Forderungen an die Fertigung. Das betrifft auch die Vorbearbeitung der Edelstahlrohre für die Stoßdämpfer. Davon gibt es insgesamt etwa 5000 Varianten. 3000 mm lange Rohlinge unterschiedlicher Durchmesser müssen jeweils individuell auf die Länge der Stoßdämpferrohre – zwischen 80 und 600 mm – abgelängt werden. Zudem müssen Fasen angearbeitet, Innengewinde mit 29 bis 50 mm Durchmesser sowie einige Nuten und Querbohrungen gefertigt werden. In einem Auftragslos sind jeweils nur ein bis 40 gleiche Bauteile zu bearbeiten.

Flexibel automatisierte Drehzelle

Damit dies wirtschaftlich gelingt, sollte die Bearbeitung weitgehend automatisiert ablaufen. In enger Zusammenarbeit haben Spezialisten von Spinner Automation zusammen mit FMB Maschinenbau deshalb bei der Rohrbearbeitung das Zuführen der Halbzeuge (Edelstahlrohre) und die Entnahme von Reststücken vollständig, aber höchst flexibel automatisiert. Verwirklicht wurde dies mit einer geschickten Kombination aus einem vertikalen Rohrlager von Spinner Automation, einem Fanuc-Roboter und einem FMB-Stangenlader.

Stephen Ackermann, Technischer Leiter bei FMB: „Unseren Stangenlader Turbo 5–65 haben wir so modifiziert, dass er im Wechsel ohne Rüstarbeiten Rohre mit 29 bis 50 mm Durchmesser vorschieben und auch wieder zurückziehen kann.“ Damit dies gelingt, werden die Rohrenden lediglich mit einer Schnittstelle versehen, an der die Spannhülse der Vorschubstange im Stangenlader angreift.

Die so ausgerüsteten Rohre legen die Fachkräfte außerhalb der Automationszelle in das vertikale Rohrlager. Dort befinden sich Rohre acht unterschiedlicher Durchmesser in separaten Lagerplätzen. An einem Terminal mit Touch-Screen gibt das Fachpersonal ein, an welchem Lagerplatz sich die Rohre unterschiedlicher Durchmesser befinden. Der Fanuc-Roboter in der Spinner-Automationszelle entnimmt jeweils ein zu dem anstehenden Fertigungsauftrag passendes Rohr. Er legt es in das Lademagazin. Dort sind auch bei wechselnden Rohrdurchmessern und -längen keinerlei Rüstarbeiten erforderlich.

Steuerungen über Profinet verbunden

„Um höchste Flexibilität für Einzelstücke zu verwirklichen, haben wir die Steuerung des Stangenladers über Profinet-Schnittstellen mit der Drehmaschine und der Produktionssteuerung verbunden. Der Stangenlader erhält jeweils die Informationen über den Rohrdurchmesser. Die exakte Länge des eingelegten Rohrs wird im Lademagazin gemessen“, berichtet Stephen Ackermann.

Heribert Gertung, bei FMB zuständig für technische Beratung und Vertrieb, ergänzt: „Der Kanal im Lademagazin ist so konfiguriert, dass er alle zu verarbeitenden Rohrdurchmesser aufnehmen und führen kann. Dank der Einlagen im Kanal aus hochwertigen Kunststoffen arbeitet das Lademagazin trocken. So bleiben die Rohre sauber und frei von Öl.“

Nach dem Ablegen eines Rohrs auf der Vereinzelung schiebt der Roboter es gegen einen Festanschlag. So wird es von der Vorschubstange zuverlässig an der Schnittstelle gegriffen und zentriert vorgeschoben. „Die stabile Bauweise des Laders, er ruht auf einem Maschinenbett aus Grauguss, vermeidet Vibrationen. Das trägt wesentlich dazu bei, dass die Drehmaschine die Rohrenden prozesssicher hochgenau bearbeitet.“

Nach dem Trennen und Bearbeiten der programmierten Rohrabschnitte zieht der Stangenlader den Restabschnitt des Rohrs wieder zurück. Das Lademagazin misst die Länge dieses Rohrabschnitts. Abhängig davon entscheidet die Produktionssteuerung, ob daraus noch ein weiteres Bauteil gefertigt werden kann.

Edelstahlrohre optimal nutzen

Ist der Restabschnitt ausreichend lang, um noch ein weiteres Stoßdämpferrohr bearbeiten zu können, kann der Roboter ihn zurück in das entsprechende Lagerfach des Rohrlagers transportieren. Dazu zieht der Stangenlader den Rohrabschnitt auf eine Position, von der ihn der Roboter nach dem Ausheben exakt mittig und somit balanciert greifen kann.

Weniger als 500 mm lange Abschnitte sortiert das Lademagazin automatisch selbst aus. Andere, nicht weiter zum Bearbeiten geeignete Restabschnitte transportiert der Roboter in einen separaten Behälter. „Somit können wir die kostenintensiven Edelstahlrohre optimal nutzen. Zudem arbeitet die Anlage dank des universellen, flexiblen Stangenladers vollkommen automatisch. Das gilt auch für das Fertigen von Einzelstücken, also Losgröße 1. Die Maschinenbediener sorgen lediglich für ein stets gefülltes Rohrlager und überwachen den Drehprozess“, beschreibt Martin Wagner die Vorteile der automatisierten Produktionszelle.

Datenkommunikation ist entscheidend

Diese äußerst flexible Automation erfordert vor allem eine ausgeklügelte Software und eine geschickte Datenkommunikation zwischen den Automatisierungskomponenten der Drehzelle, betont FMBs technischer Leiter Stephen Ackermann. „Unserer Steuerung Ergologic ist zum einen einfach und intuitiv zu bedienen. Zum anderen können wir mit ihr optimal eine komplexe Datenübertragung und -integration realisieren.“

Mechanisch dagegen sind am Lademagazin nur wenige Anpassungen erforderlich. „Beispielsweise haben wir die obere Abdeckung des Lademagazins so konfiguriert, dass der Roboter ungehindert bis 3000 mm lange Rohre kollisionsfrei einlegen und entnehmen kann. Den Stangenvorschub haben wir im Unterschied zur Standardausführung einstufig ausgeführt. Auch die Überwachung zur Sicherheit des Personals und zum Verriegeln einzelner, nacheinander folgender Funktionen des Lademagazins, des Roboters und des Drehzentrums haben wir exakt aufeinander abgestimmt“, führt Stephen Ackermann aus.

Zuverlässig und produktiv

Seit etwa einem Jahr produziert die automatisierte Anlage in Fichtenberg Rohre für die Schwingungsdämpfer – zuverlässig und bei höchster Verfügbarkeit. Wegen ihrer hohen Flexibilität kann KW Automotive bedienerarm auf nur einer Anlage alle Varianten der benötigten Fahrwerke komplett vorbearbeiten. Zudem verwirklicht die Anlage bei dreischichtigem Betrieb eine ausreichende Produktivität, um Stoßdämpferrohre in den benötigten Mengen zu fertigen.

Dank der Flexibilität zum Bearbeiten von Einzelstücken trägt die vollständig automatisierte Drehzelle wesentlich dazu bei, dass der Hersteller kunden- und fahrzeugspezifisch konzipierte und optimierte Gewindefahrwerke kurzfristig produzieren und liefern kann.

FMB Maschinenbaugesellschaft mbH & Co. KG
www.fmb-machinery.de

FMB Maschinenbaugesellschaft mbH & Co. KG
Paul-Hohe-Straße 1
D-97906 Faulbach
Telefon: +49 9392 801 0
E-Mail: info@fmb-machinery.de
Internet: www.fmb-machinery.de

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