Strebenfertigung im Mischbetrieb

In der Pkw-Achsfertigung im Daimler-Werk Esslingen/Mettingen hat der CNC-Dienstleister G+S Engineering die Fertigung von Zugstreben optimiert. Dabei hat man zwei CNC-Transferzentren von Elha umgebaut und zwei Roboter integriert – bei engen Platzverhältnissen. Autor: Armin Barnitzke

„Nur das Auflegen der Rohteile soll noch manuell erfolgen. Nach dem Bearbeiten, Waschen und Trocknen des Bauteils erfolgt die automatische Montage. Am Ende liefert die Fertigungslinie die einbaufertigen Fahrwerkskomponenten aus“, so das Ziel von Daimler-Fertigungsplaner Melih Köse bei der Umgestaltung der Zugstreben-Fertigung.

Den ersten Teilabschnitt, die vollautomatische Bearbeitung des Rohteils, übernahm das Ingenieurbüro G+S Engineering. „Der Kunde hat damit einen Ansprechpartner, der alles für ihn managt“, so Geschäftsführer Hans-Jörg Semsky. Man berechnete die Auslegung, Taktzeit und Bestückung der Werkzeuge, konstruierte und fertigte den Robotergreifer, die Spannvorrichtungen und die Transportpaletten. Durch die eigene Fertigung der Spannvorrichtung und des Greifers im Tochterunternehmen GRS in Tschechien konnte man hierbei flexibel auf Änderungen im Projektverlauf reagieren.

Im Rahmen des Projekts wurden nicht nur die beiden bestehenden CNC-Maschinen so umgebaut, dass sie die neuen Strebentypen bearbeiten können, sondern auch zwei Kuka-Roboter in die Fertigungslinie integriert. „Die Maschinen arbeiteten bislang mit einem maschinenintegrierten Roboterhandling von Elha. Da Daimler in Mettingen konsequent auf Roboter-Handling umstellt, sollten diesen Job nun zwei Kuka KR60/3 erledigen“, erläutert Semsky.

Schnelles Umrüsten dank Roboter

Vorteil der Roboter: Sie sind flexibel und ermöglichen ein schnelleres Umrüsten auf neue Teile. Die Roboterhand mit Fertigteil- und Rohteilgreifer wurde vom Dienstleister konstruiert, gefertigt, vormontiert und als gesamte Baueinheit angeliefert. Die Grundprogrammierung der orangenen Roboter übernahm ein von Kuka autorisiertes Subunternehmen.

„Konstruktion und Bau von Greifer und Spannvorrichtungen ist bei uns Tagesgeschäft“, so Semsky. Die spezielle Umsetzung erforderte bei diesem Projekt allerdings einige Überlegung, denn Vorgabe von Daimler war, keine Änderungen am Gesamtlayout der Bearbeitungszentren vorzunehmen. „Da geht es schon verdammt eng zu“, so Semsky. Daher konnten die Roboter auch nicht direkt vor den CNC Zentren platziert werden, sondern stehen nun daneben und greifen um die Ecke in den Arbeitsraum. „Um sicher zu stellen, dass später alles reibungslos funktioniert, haben wir die Roboterbewegung via Simulation überprüft.“

Um die Sicherheit zu erhöhen, wurden die Roboter mit Safe Robot Technologie ausgerüstet. Diese verhindert, dass der Roboter aus seinem definierten Arbeitsraum ausbrechen kann. Zusätzlich kommen Euchner-Sicherheitsschalter der neuesten Generation zum Einsatz. „Diese bieten auch eine Fluchtmöglichkeit von innen nach außen, um Unfälle zu vermeiden.“ Eine Risikoanalyse rundet das Sicherheitskonzept ab.

Fertigung nach Industrie 4.0-Prinzipien

Weitere Vorgabe des Kunden war eine flexible Fertigung nach Industrie 4.0-Prinzipien. Beispielsweise sollten zwei verschiedene Strebentypen im Mischbetrieb gefertigt werden können. Gelöst wurde dies mit Vision- und RFID-Technologie: Nachdem der Bediener die in Gitterboxen angelieferten Schmiedeteile (jeweils ein linkes und ein rechtes) auf die Einheitswerkstückträger gelegt hat, laufen die Werkstücke zu einer Kamera-basierte Typenkontrolle, die unter Regie von G+S vom Systemhaus Vision Tools installiert wurde. Diese kann nicht nur linke und rechte Teile erkennen, sondern auch die Typen unterscheiden. Mit den Daten werden dann die RFID-Datenträger der Werkstückträger beschrieben, sodass ein Mischbetrieb ohne Umrüsten der Paletten möglich ist.

Anschließend leitet die Anlagensteuerung die Palette mit den zu bearbeitenden Teilen an die freie Maschine. Dort liest ein Schreib-Lesegerät die Werkstückträgerdaten aus und teilt Roboter sowie CNC-Maschine mit, welcher Strebentyp zu fertigen ist. Anschließend legt der Roboter die Rohteile in die Maschine ein. Die Spannvorrichtungen haben die Ingenieure so konstruiert, dass ein linkes und rechtes Teil gleichzeitig bearbeitet werden kann.

Da die neuen Zugstreben andere Maße aufweisen, mussten die Spindeln ausgetauscht, die Spannhydraulik aufgerüstet, die SPS-Steuerung sowie das Bedienpult erneuert sowie die NC-Programme geändert werden. „Unsere NC-Programmierer kümmern sich dabei nicht nur um die optimale Bearbeitung der Werkstücke, sondern auch um die Kommunikation der Verkettung mit den Bearbeitungszentren, sowie den Robotern, um eine optimale Auslastung zu gewährleisten “, erklärt Geschäftsführerin Magdalena Gutwillinger.

Die fertig bearbeiteten Teile nimmt der Roboter anschließend mit dem gleichen Greifer auf und legt diese auf dem Werkstückträger ab, der zudem mit den Bearbeitungsdaten beschrieben wird. Zusätzlich werden die Produktionsdaten zur Rückverfolgung jeder Zugstrebe an die Daimler-Betriebsdatenerfassung Prisma übergeben. ■

G + S Engineering GmbH

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