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Fanuc-Roboter mit raffinierten Greifern sichern die Qualität von Trucks

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Fanuc-Roboter mit raffinierten Greifern sichern die Qualität von Trucks

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Lösungen für die Verarbeitung von faserverstärkten Kunststoffen gehören zu den Stärken des Maschinenbauers Schmidt & Heinzmann mit Sitz in Bruchsal. Für einen amerikanischen Automobil-Zulieferer haben die Spezialisten aus Süddeutschland zwei Anlagen mit je zwei Robotern des Herstellers Fanuc gebaut.

Die Vielfalt an Materialien, die auf den Anlagen von Schmidt & Heinzmann verarbeitet werden, ist so breit wie die Anwendungsfelder. Zum Branchenspektrum gehören die Luftfahrt- und Zulieferindustrie, die Elektro- und Bauindustrie, die Formel 1 und der Transportsektor. Zwischen 50 und 70 Prozent der Produktion sind Lösungen für die Herstellung von SMC-Material oder Bauteilen aus SMC (Sheet Moulding Compound).

„Wir bauen Anlagen für die Verarbeitung von duroplastischen Halbzeug-Materialien wie SMC und Prepreg, die wir an unsere Kunden liefern“, sagt Michael Ochs, Executive Vice President Vertrieb und Marketing. „In den letzten Jahren ist in diesem Bereich ein Trend zur Automatisierung in der Bauteileproduktion zu beobachten.“ So kam es auch zu einem Auftrag eines nordamerikanischen Herstellers von Bauteilen für Pick-ups und Trucks, für den die Schwaben die ersten beiden von mehreren SMC-Pressen automatisierten. Nur so waren die steigenden Stückzahlen und hohen Ansprüche an die Qualität noch zu bewältigen.

Die Anlage für den amerikanischen Zulieferer beginnt mit Halbzeug in Rollenform. Aus Qualitätsgründen bevorzugen viele Verarbeiter das Rollenmaterial anstelle von SMC aus Kisten, weil die Fasern keine Faltkanten haben und nicht unkontrolliert brechen können. Das Halbzeug ist zwischen zwei Folien eingepackt, denn die Faser-Harz-Masse ist teilweise ziemlich klebrig, je nach Rezeptur und Reife. Beim Einziehen in die Anlage werden die Folien abgezogen und das Halbzeug-Material gelangt in die Schneidmaschine.

In der Anlage für den amerikanischen Zulieferer kommt die von Schmidt & Heinzmann neu entwickelte Ultraschallschneidtechnik mit einem hochfrequent angeregten Messer zum Einsatz. „Das ermöglicht längere Produktionsintervalle mit weniger Reinigungs- und Wartungsaufwand als bei einem Rundmesser“, weiß Ochs. Die einzelnen Schnitte werden materialsparend mit einem NC-Schneidkopf durchgeführt. „Unsere Software stellt dabei einen optimalen Materialnutzungsgrad sicher, was vor allem bei verschiedenen Geometrien und Freiformen ein Vorteil ist“, so Manager Ochs. Wie schnell geschnitten werden kann hängt von der Materialstärke ab, die bei SMC-Matten 6 mm betragen kann. Außerdem spielt dabei der Fasergehalt eine Rolle. Die maximale Schnittgeschwindigkeit liegt bei 400 mm/sec.

Ein Stacking-Roboter greift die fertigen Zuschnitte und legt sie auf einem Tisch mit integrierter Waage ab. Die nötigen Daten bekommt der eiserne Werker von der Steuerung der Schneidmaschine. Ein individuelles Programmieren der jeweiligen Aufnahmepositionen entfällt. Das spart viel Zeit beim Einrichten und macht die Anlage flexibel. Den biegeschlaffen Zuschnitt nimmt der Roboter mit einem von Schmidt & Heinzmann entwickelten Nadelgreifer auf. Die einzelnen Nadeleinheiten sind variabel ausgelegt, so dass bei verschiedenen Zuschnitten der Greifer nicht gewechselt werden muss.

Nach dem Ablegen wird mit der integrierten Waage ein Soll-Ist-Vergleich durchgeführt. Damit wird geprüft, ob das Zielgewicht des Zuschnitts beim Schneiden eingehalten wurde. Bei einer Abweichung wird beim darauffolgenden Zuschnitt automatisch die Größe nachgeregelt, um die Differenz auszugleichen. Dann kommt die nächste Lage. „Durch diese Kontrolle und Regelung stellen wir sicher, dass der Stapel, der in die Presse kommt, auch das richtige Gewicht hat und damit gleichmäßige Bauteile produziert werden“, ergänzt Ochs. Die Mattenstapel können je nach Bauteil unterschiedlich hoch sein und bestehen aus maximal zehn Lagen. Das Gewicht des Stapels liegt dann zwischen 15 und 20 kg. Bei großflächigen Bauteilen wie der Dachstruktur eines Lkw kommen auch mal 30 bis 40 kg zusammen.

Um diese SMC-Pakete in das Werkzeug der Presse einzulegen, setzt Schmidt & Heinzmann am Handling-Roboter einen Kombi-Greifer mit Fingermodulen zur Beladung des fertigen Bauteils ein. Beim Entladen kommen Vakuumsauger zum Einsatz. Die Profis aus Bruchsal haben die Greifer selbst konzipiert und gebaut. In der Regel werden die Greifer dezidiert für ein Bauteil ausgelegt. Dabei bedienen sich die Schwaben aus einem bestehenden Baukasten. Je nach Layout und Taktzeitanforderung muss ein Roboter mehrere Aufgaben erledigen. In diesem Fall kommt ein Kombigreifer zum Einsatz, teilweise mit verschiedenen Greiftechniken und mehreren Funktionen.

Traglast und Reichweite waren grundlegende Kriterien bei der Auswahl der Roboter. In der Anlage für den amerikanischen Lkw-Zulieferer sind mit den Modellen M-410iC und M-900iB zwei Roboter des Herstellers Fanuc im Einsatz. Die optimale Aufstellposition der Roboter in der Anlage wurde am Bildschirm in einer Simulation ermittelt. Thomas Weiß, Roboterexperte bei Schmidt & Heinzmann, nutzte bei der Planung des Layouts das 3D-Simulationstool Visual Components und das Softwarepaket Roboguide von Fanuc. Allerdings kann eine Anlage dieser Größenordnung kaum nach Augenschein projektiert werden. Vor allem dann, wenn sie in eine vorhandene Produktionsumgebung integriert werden muss. Die bei Schmidt & Heinzmann übliche Vorgehensweise ist, dass die komplette Produktionsumgebung vor Ort mit einem 3D-Scanner erfasst und die Ergebnisse in das CAD-System eingepflegt werden. „So können wir dem Kunden zu einem frühen Zeitpunkt seine neue Fertigung in Virtual Reality zeigen, die zukünftige Anlage begehen und belastbare Werte für die Auslegung ermitteln“, freut sich Michael Ochs.

Bei der Auswahl der Roboter war es dem Endkunden wichtig, dass neben den technischen Anforderungen wie Traglast, Reichweite, Genauigkeit und Zuverlässigkeit auch Aspekte wie Service, Ersatzteile und Wartung gewährleistet sind. „Fanuc ist in den USA akzeptiert und dort Marktführer“, unterstreicht Ochs.

In der aktuellen Anlage stapelt der Palettier-Roboter M-410iC die Zuschnitte zwischen Schneidmaschine und Wiegetisch. Die Roboter dieser Baureihe können Lasten bis zu 700 kg bewältigen und bieten dabei eine maximale Reichweite von 3,1 m. Ein weiterer Fanuc-Roboter, das Modell M-900iB, ist für die Beladung und Entladung der Presse zuständig. Hat der Roboter das vorangegangene Bauteil entladen, greift er sich den Zuschnitt-Stapel und legt ihn in die Presse ein. Das bei rund 200 °C fertig gebackene Bauteil entnimmt er anschließend aus der Presse und legt es entweder in eine Abkühlstation oder gleich auf ein Ausschleus-Band. In diesem Anlagenabschnitt wird das Bauteil bei Bedarf für die Produktnachverfolgung markiert.

Die Presse bestimmt die Taktzeit in der Anlage. Diese dauert zwischen drei und vier Minuten und ist abhängig von der Masse und Wandstärke des Bauteils. Über ein zentrales Control Panel wird die komplette Anlage gesteuert, bedient und überwacht. (us)

Kontakt:

Fanuc Deutschland GmbH
Bernhäuser Straße 36
73765 Neuhausen
Tel. +49715812820
www.fanuc.de



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