Bosch Rexroth Harmonischer Bewegungsablauf senkt die Zykluszeit

Für die Automobilindustrie fertigt eine vollautomatische Anlage mit Laserzellen sicherheitsrelevante Baugruppen für Lenksysteme. Dafür kombiniert sie verschiedene Bearbeitungsverfahren und kontrolliert zudem die Qualität. Zur Zykluszeit von nur 6,7 s trägt auch das Automatisierungskonzept maßgeblich bei.

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Für einen Tier-1-Zulieferer entwickelte die Erlas Lasertechnik GmbH eine hochproduktive Anlage mit Laserzellen zur Fertigung sicherheitsrelevanter Baugruppen für Lenksysteme. Diese vollautomatische Fertigungsanlage kombiniert eine Vielzahl von verschiedenen Bearbeitungsverfahren, darunter auch einen Schweißprozess mit 3D-Scanner, an den sich die Qualitätskontrolle anschließt.

Für die neue Anlage hat der Kunde eine extrem kurze Zykluszeit von 6,7 s für das geschweißte, geprüfte und in Kleinladungsträger abgelegte Bauteil sowie eine Personalbindung kleiner zwei vorgegeben. In der Anlage, die nun zu entwickeln war, arbeiten 54 reale Achsen, die fünf virtuellen Leitachsen folgen.

Konzept für das Schweißen der Baugruppe in Einspannung entwickelt

Darüber hinaus erfordert der Prozess den Einsatz von sieben Knickarmrobotern mit sechs Achsen und zwei Laserschweißzellen. Wie der Konstruktionsleiter Dr. Bernd Pögel erklärte, ist die geforderte Zykluszeit mit einer Schrittkettenprogrammierung nicht erreichbar, sondern nur durch eine parallele Verarbeitung mehrerer Leitachsen und das Einbinden der Zeitelemente der Roboter möglich.

Der komplexe Fertigungsprozess beginnt mit dem Einschleusen von Einzelteilen in die Anlage. Zwei synchronisierte hydraulische Achsen, ausgelegt für eine Prozesskraft von 50 kN, bördeln vollautomatisch drei Stanzteile miteinander. Danach übernehmen drei Knickarmroboter mit sechs Achsen die Teile und legen sie in einen speziell für diese Baugruppe konstruierten Werkstückträger ein (Bild 1). Im Werkstückträger wird die Lage der Einzelteile bestimmt und über Federkraft mit „Nullspalt“ gespannt. Dieses von Erlas entwickelte Konzept ermöglicht das Schweißen der Baugruppe in einer Einspannung.

Schweißen sowie Zuführen und Entnahme parallel in zwei Laserzellen

Ein hochdynamisches, intelligentes Werkstoffflusssystem, bestehend aus Transfersystemen und Shuttle, transportiert die Werkstückträger zu einer Hubeinheit vor der Laserzelle (Bild 2). Das Zuführen der Werkstückträger in die und das Entnehmen der Werkstückträger aus der Laserzelle übernehmen Overhead Feeder.

Während in Schweißzelle 1 geschweißt wird, erfolgt in Schweißzelle 2 das Zuführen eines Werkstückträgers mit ungeschweißter Baugruppe und das Entnehmen eines Werkstückträgers mit geschweißter Baugruppe. Eine Strahlweiche schaltet den Laserstrahl von Laserzelle 1 auf Laserzelle 2 und umgekehrt. Vier geregelte Achsen übernehmen die Orientierung des Werkstückträgers in der Schweißzelle.

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