Montagetechnik Kontrollierte Montage

Flexible Roboterzellen montieren und prüfen Pkw-Differentiale. Die Montage von Pkw-Differentialen gehört zu den anspruchsvolleren Aufgaben in der Automatisierungstechnik.

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Die Montage von Pkw-Differentialen gehört zu den anspruchsvolleren Aufgaben in der Automatisierungstechnik. Ein hohes Maß an integrierter Qualitätssicherung, lückenlose Dokumentation, maximale Flexibilität bei Bauteil- und Stückzahländerungen sowie ein wirtschaftlicher Automatisierungsgrad standen ganz oben im Pflichtenheft für eine automatisierte Linie zur Montage und Prüfung von Differentialen.

Seit der Firmengründung im Jahre 1991 beschäftigt sich die Prowin Produktionstechnologie GmbH, Hauzenberg, mit der Entwicklung und Realisierung von Sondermaschinen. Mittlerweile zählt das Unternehmen zu den etablierten Lieferanten für die Automobilindustrie und deren Zulieferfirmen im In- und Ausland. Auch die ZF Achsgetriebe GmbH Thyrnau vertraute bei der Montagelinie auf die fachliche Kompetenz von Prowin.

Bei dem konkreten Projekt handelt es sich um eine automatisierte Linie zur Montage und Prüfung von Differentialen für die Automobilindustrie. Der Endkunde zählt zur Ford-Gruppe. Simultaneous Engineering dominierte von Anfang an das gesamte Projekt. Dabei waren sämtliche betroffene Abteilungen von ZF wie Entwicklung, Planung, Qualitätssicherung, Produktion, Logistik permanent eingebunden.

Die hoch gesteckten Ziele ließen sich so erfolgreich im Team innerhalb enger zeitlichen Vorgaben umsetzen. Als interessanter Nebeneffekt konnte sogar mit verhältnismäßig geringem Mehrinvest die Montage höher automatisiert werden, was sich auf den Stückpreis positiv auswirkte.

Alle Werkstückträger haben ein Identifikationssystem

Die gesamte Anlage besteht im Wesentlichen aus zwei unabhängigen Werkstückträger-Transfersystemen, die die einzelnen Automatikstationen und Handarbeitsplätze verketten. Im so genannten Waschkreislauf werden die Einzelteile der Differentiale manuell kommissioniert und die Werkstückträger bestückt. Sämtliche Werkstückträger sind mit einem Identifikationssystem ausgestattet. Nur so lässt sich eine lückenlose Rückverfolgbarkeit aller Einzelteile, die im Differential verbaut werden, sicherstellen.

Ein Verpackungs-Barcode kennzeichnet jedes einzelne Bauteil und erlaubt später eine eindeutige Zuordnung der Einzelteile zum fertig montierten Differential. Ist die Bestückung des Wasch-Werkstückträgers abgeschlossen, überprüft ein Kamerasystem die Teile automatisch auf Vorhandensein und richtige Lage. Dieser Prozess ist entscheidend für die spätere prozesssichere Roboterentnahme. Im Anschluss an die Vision-Kontrolle gelangen die Werkstückträger zur Durchlauf-Reinigungsmaschine.

Um höchste Reinheitsgrade zu erreichen, durchlaufen die Teile verschiedene Reinigungsprozesse wie Spritzwaschen, Ultraschallreinigen, Spülen und Vakuumtrocknen.Nach dem Reinigungsprozess erfolgt das Umsetzen der Einzelteile vom Waschkreislauf in den Montagekreislauf. Diese Aufgabe erledigen zwei Stäubli-6-Achs-Roboter automatisch. Aus Taktzeitgründen und wegen der unterschiedlichen Teilegeometrie kommen vorerst nur zwei Roboter zum Einsatz. Für eventuelle Erweiterungen des Produktspektrums ist man aber bestens gerüstet: Die mechanische und elektrische Schnittstelle für weitere Roboter ist bereits vorhanden. So lassen sich zusätzliche Geräte bei Bedarf ohne langwierige Produktionsunterbrechungen schnell integrieren.

Roboter sind mit Sondergreifern ausgestattet

Um die Einzelteile von den Wasch-Werkstückträgern zu entnehmen und in die Montage-Werkstückträger einzusetzen, sind die Roboter mit Sondergreifern ausgerüstet. Dabei geht der Job der Sechsachser über das reine Teilehandling hinaus, denn ein RX 130 richtet Differentialkorb und Differentialdeckel mittels Laser in der Umfangslage aus und legt die Teile lagerichtig ab (Bild 1).

Ein RX 90 beölt über ein Micro-fog-Beöl-system die Achskegelräder sowie die Ausgleichsräder vor dem Ab-legen auf dem Werkstückträger (Bild 2). Wie die Wasch-Werkstückträger sind auch die Montage-Werkstückträger mit einem Identifikationssystem ausgestattet, um die Teilerückverfolgung sicherzustellen.An den beiden teilautomatisierten Handarbeitsplätzen in Offline-Anordnung werden die Ausgleichsscheiben, die Kugelkalotten und die Achskegelräder sowie die Ausgleichsräder mit dem Bolzen vormontiert. Jeder Handarbeitsplatz ist mit einer so genannten Trendmeldung ausgestattet. Diese informiert den Werker über die richtige Auswahl der Scheiben, die in verschiedenen Dicken zur Verfügung stehen. Ein rechnergesteuerter Prüfstand für Axialspiel- und Leerlaufmomentprüfung stellt diese Informationen bereit.

Die Kontrolle der Handarbeitsplätze übernimmt eine weitere Automatikstation, die sämtliche Einzelteile auf Anwesenheit und richtige Montage prüft. Danach steht die automatische Montage der beiden vormontierten Differentialhälften an. Dabei ist zu beachten, dass die Verzahnung des Achskegelrades mit der restlichen Differentialhälfte kämmen muss. Dazu wird an der gegenüberliegenden Seite ein pendelnder Antrieb am Achskegelrad angedockt. Ein automatisch zugeführter und Kraft-Weg-überwacht eingepresster Spannstift sichert schließlich das Differential.

Rechnergesteuerte Prüfanlage überwacht Differantiale

Alle bis dahin i.O.-montierten Differentiale gelangen inline in eine rechnergesteuerte Prüfanlage. Die Qualität eines Differentials ist maßgeblich durch das Axialspiel und das Leerlaufmoment geprägt. Die Prüfanlage ermittelt diese Parameter und wertet sie aus. Auf n.i.O.-Teile wartet ein Nacharbeitsplatz, an dem die n.i.O.-Kriterien dem Werker automatisch angezeigt werden, damit dieser entsprechende Nacharbeiten ausführen kann.

Nach diesem Prozess durchlaufen die Differentiale erneut das Prüfprogamm.Anschließend beschriftet ein Ritzpräger in einer automatischen Beschriftungsstation die i.O.-geprüften Differentiale. Eine Absaugung verhindert das Verschmutzen des Differentials während des Beschriftens. Über einen ausreichend dimensionierten Puffer gelangen die Werkstückträger zur Verpackung, wo die Differentiale vorerst manuell verpackt werden. Dieser Bereich ist ebenfalls bei Typerweiterung für eine Verpackung mit Roboter vorgesehen.