TechTuesday: Fortsetzung

Gepostet Von am 2015-02-10


Ihr wollt noch mehr über die Gestamp Anlage in Bielefeld wissen? Wie hat das Team die in der letzten Woche beschriebenen Herausforderungen gelöst?

Neben sorgfältiger Konstruktions-, Fertigungs- und Aufbauplanung beinhaltete das Projektmanagement seitens KUKA auch die sehr detaillierte und eng mit allen Partnern abgestimmte Terminplanung und -kontrolle. Die Projektsteuerung sah außerdem vor, dass die Bauteile und Vorrichtungen aller Untergruppen und Anbauteile in Masterzellen bei KUKA in Augsburg erprobt wurden.

Gemeinsam mit Gestamp wurden Abnahmen und Prozessprüfungen durchgeführt. Diese stellten sicher, dass alle Komponenten die hohen Qualitätsanforderungen erfüllten – und zwar bereits vor ihrer Auslieferung. Nahezu parallel wurde in Bielefeld mit dem Aufbau von Standardzellen – noch ohne Vorrichtungen – begonnen. Auch die Verkettungen und die Hauptlinie mit den Geometrie-bestimmenden Stationen (GEO-Linie) wurden in dieser Zeit errichtet. Dabei konnte KUKA auf eigene bewährte Standardlösungen und -produkte für Roboter, Automatisierungs- und Schweißtechnik zurückgreifen. Ein klarer Vorteil, da sich das erarbeitete Anlagenkonzept so deutlich schneller umsetzen ließ.

In einer hochautomatisierten GEO-Linie mit neun Bearbeitungsstationen werden die diversen Untergruppen dann maßlich korrekt zusammengefügt und bearbeitet. Zwischen Untergruppenfertigung und der GEO-Linie sowie innerhalb der GEO-Linie sind mehrere platzoptimierte Puffer integriert. Diese stellen unter anderem sicher, dass der Einlegevorgang ausreichend vom Anlagentakt entkoppelt wird entsprechend den Materialfluss-Simulationen, auf deren Basis die optimale Ausbringungsleistung im Vorfeld berechnet wurde. Ähnliche Studien und Simulationen erstellte KUKA unter anderem auch zu Layout, Bauteil-Spannkonzepten, Schweißprozess, Arbeitsablauf-Zeitanalysen (MTM, methods-time management), Ergonomie, Erreichbarkeiten und Taktzeiten. So konnten alle Aufgaben erledigt und sichere Lösungen gefunden werden.

Die Gestamp-Fachleute beherrschen die Produktion hochwertiger Fahrwerkskomponenten und bauen auf ein langjähriges Prozess-Know-how. Gemeinsam mit KUKA diskutierten und bewerteten sie insbesondere alle bauteilberührenden und -verarbeitenden Aufgaben und Lösungen. Die so vereinbarten zielgerichteten Ergebnisse bildeten die Grundlage für die darauf folgenden Detailkonstruktionen.

In dieser Reengineering-Phase wurden alle peripheren Bedingungen, Prozessnotwendigkeiten und Produktionsschritte virtuell getestet, validiert und optimiert. Dazu gehörte etwa, die Bewegungsabläufe der einzelnen Roboter zu untersuchen, um Kollisionen zu vermeiden und um sicherzustellen, dass die Reichweite und Zugänglichkeit auch im Rahmen der hohen Prozessanforderungen stimmte. Mittels dieser RobCad-Simulationen ließen sich die roboterautomatisierten Schutzgasschweißaufgaben bereits vor Inbetriebnahme offline programmieren. Diese konnten dann direkt nach Anlagenmontage mit erheblich weniger Aufwand in die KUKA-Robotersteuerung KRC 4 eingespielt und an die tatsächlichen Gegebenheiten angepasst werden – was die Inbetriebnahme deutlich verkürzte.

Linearportale

Die räumliche Beschränkung beim Materialtransport wird über drei bis zu 75 Meter lange Linearportale hoch über den Produktionszellen ausgeglichen. Daran entlang bewegen sich zwölf Fahrwagen, die teilweise mit Dreheinheiten ausgerüstet wurden. Außerdem galt es, eine komplexe Logik zu befolgen. So mussten die 13 verschiedenen Zusammenbauten für Längs- und Querträger zeitlich korrekt und mit nur vier Fahrwagen zu platzoptimierten Speicherstationen transportiert werden. Als ablauftechnisch und räumlich hochkomplex gestalteten sich auch die um 180 Grad gedrehten Positionen des kompletten Leiterrahmens in einigen GEO-Stationen, um in diesen Stationen eine weitere Puffermöglichkeit zu schaffen. Kommt es in nachgelagerten Bereichen zu Störungen, wird der stationsfertige Rahmen in Querposition gedreht. Dadurch entsteht ausreichend Platz in der Station, um einen weiteren Rahmen einfahren und bearbeiten zu können.

Die von KUKA realisierte Lösung für den Zusammenbau sieht vor, dass die Längs- und Querträger über zwei Portale zu einer Zwischenpufferstation gebracht werden, die die GEO-Linie mit den Untergruppenzusammenbauten versorgt. Nachfolgend werden in der GEO-Line in einer Station zunächst alle Längsträger-Untergruppen inklusive Verstärkungsteile verbaut. In einer weiteren Ladestation werden dann die zusammengeschweißten Längsträger und die sieben Querträger mit einem Multigreifer eingelegt und vorpositioniert. Diese Maßnahmen sorgen dafür, dass alle Rahmenuntergruppen in der ersten GEO-Station sehr exakt räumlich aufeinander abgestimmt und verschweißt werden können. Der Erfolg gibt diesem KUKA Fügekonzept recht: Die Rahmen konnten schon nach kurzer Inbetriebnahme innerhalb des von VW vorgegebenen engen Toleranzrahmens gefertigt werden. Ein eindeutiger Vorteil gegenüber der manuellen Fertigung!

Ein projektspezifisches Highlight in der anspruchsvollen Amarok-GEO-Linie sind die beiden GEO-Stationen für die Anbauteile: Hier müssen 34 unterschiedlich große und oft komplexe Teile geometrisch korrekt eingebracht und angeschweißt werden. Zunächst werden alle Teile von einem Werker in abgedockten Robotergreifern eingelegt. Die engen Platz- und die gesetzlichen Sicherheitsvorgaben konnten mit der noch relativ neuen KUKA-SafeRobot -Technologie erfolgreich umgesetzt werden. In jeder der beiden GEO-Stationen sorgt ein 500-Kilogramm-Schwerlastroboter dafür, dass einige der Bauteile über einen großen Sammelgreifer zu der bis zu vier Tonnen schweren Vorrichtung gebracht werden. Nachdem der Leiterrahmen über ein drittes Portal eingebracht wurde und erste Schweißaufgaben beendet sind, kommt ein weiterer Höhepunkt der Amarok-Fertigung: Ein schwerer und sehr komplexer Geo-Sammelgreifer wird von dem Handlingsroboter angedockt. Dieser Greifer muss bei engsten Platzverhältnissen an zwei verschiedene Positionen bewegt werden. Beim Anschweißen der Bauteile bleibt der Greifer fest fixiert an der Vorrichtung, bis die von ihm gehaltenen Anbauteile maßlich korrekt gefügt wurden. Anschließend sorgen vier Schweißroboter und ein Vier-Tonnen-KUKA-Wendepositionierer dafür, dass auch schwer zugängliche Schweißlagen in optimaler Nahtqualität bearbeitet werden können.

Nach der GEO-Linie warten in dem Finish-Bereich vielfältige Zubring- und Abholaufträge auf einen 500-Kilogramm-Roboter, der auf einer KUKA-Linearachse montiert ist. Dieser Roboter muss den 230 Kilogramm schweren Leiterrahmen zwischen Puffer-, Stanz-, Meß- und den Sichtkontrollstationen bis zur Abgabe an ein Power&Free-Fördersystem bewegen. Es dauert nur wenige Minuten, bis ein Rahmen fertig gefügt und so bearbeitet ist, dass er in einer Anlage zur kathodischen Tauchlackierung (KTL) beschichtet werden kann.

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