Schnellwechselkupplungen für die Aufnahme typspezifischer und formschlüssiger Greifer für Kunststoffteile und Stanzwerkzeuge

Roboter stanzen Pkw-Stoßfänger

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Flexibel, vielseitig und schnell einsetzbar bei Kleinserien und Ersatzteilproduktion – das forderte der Automobilzulieferer Magna für seine Stanz-Automatisierung. Anlagenbauer Indat entwickelte daher eine Roboterzelle, die unterschiedliche Pkw-Stoßfänger typspezifisch in vorgegebenen Taktzeiten stanzt.

„Wir suchten nach einer Möglichkeit – zum Beispiel einer Roboterzelle –, die auf kleinstem Raum unterschiedliche Derivate stanzen kann – und zwar in beliebiger Stückzahl bis hinunter zur Losgröße 1“, verdeutlicht Christoph Laeis, Vice President Manufacturing Engineering bei Magna. In gemeinsamen Workshops haben Experten von Magna und Indat die Stanzzelle auf den Weg gebracht – und zum Patent angemeldet.

Bislang ist für jeden zu stanzenden Stoßfänger-Typ eine eigene Station nötig mit entsprechendem Platzbedarf. Vorgabe war daher, auf kleinstem Raum eine Roboterzelle zu bauen, die acht Varianten online und bis zu 200 Varianten offline stanzen kann – und dabei sich im Vergleich zu Mono-Stanzstationen als die wirtschaftlichere Lösung profiliert.
Die Zelle besteht nun aus einem Handling-Roboter mit zwei Schnellwechsel-Kupplungen für die Aufnahme typspezifischer Greifer. Denn um die spezifizierte Genauigkeit im Bereich u003C 0,1 mm zu erreichen, müssen die Stoßfänger formschlüssig gegriffen werden. Da die verschiedenen Typen aber gänzlich unterschiedliche Konturen aufweisen, war für jeden Stoßfängertyp ein eigener Greifer zu entwickeln.
Aber auch bei den Stanzwerkzeugen ist Flexibilität nötig: Denn gestanzt werden sowohl die Löcher zur Aufnahme von PDC-Sensoren (Park Distance Control) als auch SRA-Einheiten (Scheinwerfer-Reinigungsmodul). Zwar kommt man zur PDC-Stanzung mit einem Stanzwerkzeug aus, doch sind für die SRA-Stanzung für jeden Typ zwei spezielle Werkzeuge erforderlich, da die rechte und die linke Seite eines Stoßfängers spiegelverkehrte Konturen besitzen.
Ein Greifermagazin bietet heute Platz für acht verschiedene Derivate, das Stanzwerkzeugmagazin kann zehn verschiedene Werkzeuge aufnehmen. Ein RFID-Identifikationssystem übernimmt die Verifizierung von Robotergreifer und Stanzwerkzeug. Eine Erweiterung der Anlage auf nahezu alle Stoßfängervarianten ohne aufwändige Umrüstung oder Erweiterung der Zelle ist möglich.
Mittels Bedienfeld wird zwischen den einzelnen Produktvarianten gewählt. Da die Vorwahl für die zwei identischen Ein-/Ausgabeschleusen für die Stoßfänger separat erfolgt, können an beiden Übergabestationen unterschiedliche Varianten gewählt werden. Automatisch werden Stanze und Roboter mit dem der Produktvariante entsprechenden Stanzwerkzeug, Gegenlager und Greifer gerüstet. Der Bediener bestückt die Übergabestation entsprechend der Vorwahl.
Gleichzeitig, ohne Taktzeitverlust, kann der Roboter die zweite Station bedienen. Je nach Typ kann es notwendig sein, dass unterschiedliche Stanzoperationen mit verschiedenen Stanzwerkzeugen auf einem Werkstück durchgeführt werden. Der Wechsel der Werkzeuge wird zwischen den unterschiedlichen Stanzoperationen durchgeführt.
Taktzeit von 50 Sekunden lässt sich noch weiter unterbieten
Der Clou dabei: Das Produkt braucht hierzu nicht abgelegt zu werden. Dies wurde durch detaillierte Störkonturuntersuchung und eine spezielle Anordnung der beiden Greifsysteme erreicht. Nach Abschluss der Stanzoperation werden die zuvor bestückten PDC-Halter typspezifisch und ohne Taktzeitverlust verklebt.
„Die Taktzeit ist abhängig von der Variante“, konkretisiert Willi Fröhlich, Geschäftsführer von Indat. „Ist ein kompletter Werkzeugwechsel nötig, liegen wir heute bei 100 Sekunden. Ohne Werkzeugwechsel werden Taktzeiten von unter 50 Sekunden erreicht. Aber diese Taktzeiten sind noch zu unterbieten“, betont Fröhlich. Denn in der zunächst benötigten Ausbaustufe ist die Zelle noch nicht 100-prozentig automatisiert – möglich wäre etwa noch ein Revolversystem für den automatischen Werkzeugwechsel.
Warum Magna so viel Automatisierungsaufwand für einen osteuropäischen Standort betreibt? „Wir müssen jedes Werk so ‚lean’ wie möglich aufbauen, Platzbedarf und Wegstrecken sind dabei immer im Fokus“, betont Laeis. Laut Fröhlich hat die Zelle auch extern bereits Wellen geschlagen: „Schon mehrere große Automobilhersteller und -zulieferer wollten die Zelle bei uns anschauen.“
Indat Datensysteme + Industrieautomation GmbH www.indat.net
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