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Montage Auch kleine Losgrößen rationell produzieren

| Autor/ Redakteur: Dunja Kandel / Dipl.-Ing. Annedore Bose-Munde

Der Einsatz von lasergestützten Assistenzsystemen spart Zeit – auch bei der Montage. Und gerade mittelständische Unternehmen können auf dieser Basis auch kleine Losgrößen wirtschaftlich produzieren.

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Der Laserprojektor projiziert die korrekte Position für die Montage.
Der Laserprojektor projiziert die korrekte Position für die Montage.
(Bild: LAP)

Ingenieure des Zentrums für Mechatronik und Automatisierungstechnik (Zema) in Saarbrücken haben einen Demonstrator für die Montage von Großbauteilen mit visueller Assistenz entwickelt, der mit dem Laserprojektor CAD-Pro der LAP GmbH Laser Applikationen aus Lüneburg arbeitet und auf dieser Basis die Mensch-Roboter-Kooperation effektiv unterstützt.

Speziell bei Kleinserien, die ein Werker manuell montieren muss, leisten lasergestützte Assistenzsysteme effektiv visuelle Hilfestellung. In einem prototypischen Anwendungsszenario unterstützt ein Laserprojektor die Positionierung von kinematischen Einheiten auf der Arbeitsfläche.

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Im ersten Schritt erfolgt die Montageplanung in der Simulation. Hier werden die kinematischen Einheiten – produktspezifische Betriebsmittel oder auch Leichtbauroboter – zunächst positioniert und anschließend auf ungewollte Kollisionen überprüft. Im zweiten Schritt projiziert dann der Laserprojektor die Position mit Orientierung der kinematischen Einheit auf der Arbeitsfläche. Dem Werker wird auf diese Weise visuell angezeigt, wo er die Kinematiken positionieren soll.

Sobald dieser Vorgang abgeschlossen ist, wird im dritten Schritt die reale Arbeitsszene mithilfe zweier Laserprojektoren eingemessen und in die Simulation zurückgespielt. Der Mitarbeiter muss die Kinematiken nach Aussage von LAP also nur grob platzieren, den Rest übernimmt die Software. Das spart wertvolle Arbeitszeit.

Positionierung mittels Laser

Ein zweites innovatives Anwendungsszenario ist die intelligente Positionierung mittels Laserprojektion und Kamerasystem in teilautomatisierten Montageprozessen. In dem vom Zema entwickelten Demonstrator werden Leichtbauroboter eingesetzt, um die Plasmavorbehandlung und den Klebstoffauftrag an CFK-Schalen durchzuführen. Als Versteifung der Schalen werden sogenannte Stringer eingebaut und mit der Außenhaut verklebt. Die Platzierung der Stringer oder Clips auf den Schalen erfolgt bisher noch mit Schablonen. Hier kommt das Lasersystem CAD-Pro von LAP ins Spiel: Mit Dimensionen von 30 cm × 11 cm × 11 cm und einem Gewicht von nur zirka 3 kg ist das CAD-Pro der kleinste und leichteste Laserprojektor auf dem Markt. Über dem Arbeitsplatz montiert, projiziert der Laserprojektor Umrisse und Konturen mit einer besonders hohen Positioniergenauigkeit von ± 0,1 mm. Dem Werker wird mittels Laserstrahlen exakt angezeigt, wo die zu montierenden Stringer oder Clips auf der CFK-Schale zu positionieren sind.

„Das ist besonders praktisch für Produkte mit nur kleinen Serien oder für den Sondermaschinenbau“, erklärt der Projektleiter, Dipl.-Ing. Matthias Vette vom Zentrum für Mechatronik und Automatisierungstechnik in Saarbrücken. „Denn hier gilt es, jedes Exemplar ohne Testläufer direkt einwandfrei zu bearbeiten.“ Wenn alles stimmt – sprich die Klebenaht genau der Vorgabe entspricht – gibt der Werker den Befehl zum Kleben. Der Roboter fährt dann die Klebebahn ab.

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