Kontrolliert einpressen mit elektromechanischen Servoantrieben

Der niederländische Maschinenbauer GDO Precision Technology realisiert unter anderem für europäische Automotive-Zulieferer produktive Fertigungslinien. So wurde beispielsweise für den deutschen Zulieferer THK Rhythm Automotive eine automatisierte Fertigungslinie zur Lager-Montage von jährlich bis zu 120.000 Querlenkern, die wiederum für einen namhaften Sportwagen-Hersteller bestimmt sind, erstellt. Zum Team des Spezialmaschinenbauers gehört auch der Projektleiter Ger Zinken: „THK wollte nicht nur das Produkthandling automatisieren, sondern auch die Prozess-Qualitätssicherung dokumentieren, um eine lückenlose Rückverfolgung gewährleisten zu können. Zudem sollte die neue Fertigungslinie zum Einpressen unterschiedlichster Lager in die Querlenker mit nur einem Operator besetzt sein, der zudem noch für die Materialbereitstellung verantwortlich zeichnet. Weil der Endkunde im Notfall noch nach Jahren rückverfolgen will, mit welcher Einstellung, Presskraft die verschiedenen Lager eines Querlenkers eingepresst wurden, stellte sich für uns die Herausforderung, ein präzises Pressensystem zu finden, das auch die kontinuierliche Einpressüberwachung und Prozessdokumentation erlaubt.“

So kam es schließlich zur erneuten Zusammenarbeit mit dem Unternehmen Tox Pressotechnik, dessen breites Portfolio sowohl Presskraft-Antriebstechnik als auch Komponenten für die Einpresskontrolle sowie die Software für die Regelung, Optimierung und Dokumentation der jeweiligen Einpresskräfte umfasst. Das ist laut Ger Zinken deshalb vorteilhaft, „weil der Sportwagenhersteller das besagte Modell in zwei Varianten anbietet und sich demnach die verbauten Querlenker deutlich unterscheiden. Die Fertigungslinie ist für die Verarbeitung aller Querlenker-Ausführungen in den Versionen links und rechts ausgelegt und entsprechend nutzungs- und produktflexibel aufgebaut. Die Servoantriebe Tox-Electricdrive zur Erzeugung der Presskräfte gestatten hier eine sehr schnelle und rüstfreie Umstellung und die Tox-Software protokolliert alle Prozessdaten, die zur weiteren Speicherung auf direktem Weg an unsere eigene Software weitergegeben werden.“ Die Fertigungslinie ist als Roboterzelle mit insgesamt sieben Stationen, davon vier Pressenstationen, konzipiert, wobei der Roboter das Teilehandling übernimmt.

Der Roboter holt einen Querlenker vom Förderband und legt ihn in eine Druckerstation. Hier erhält jedes Teil zunächst einen Aufkleber mit Data Matrix Code (DMC). Darin sind alle produkt- und arbeitsspezifischen Verfahrensparameter enthalten, die dann an der jeweiligen Press-Station von der Steuerung des dortigen Servoantriebs übernommen werden. In den beiden nächsten Stationen werden Prüfungen und Kontrollen durchgeführt, bevor in der ersten Pressenstation das Federbein-Lager, seitlich zugeführt über ein Förderband, in den Querlenker eingepresst wird. Diese Pressenstation ist mit einem Powermodul EPMK 100 (100 kN Presskraft) ausgestattet und erreicht als dynamische Einheit Geschwindigkeiten bis 200 Metern pro Sekunde. Ein Sensor überwacht die Kraft beim Einpressen und die Endstellung des Stößels wird durch den Encoder des Servomotors kontrolliert.

Die zweite Pressenstation ist für das Einpressen eines Radiallagers in den Querlenker bestimmt und mit einem Powermodul versehen. Die dritte Pressenstation übernimmt das Einpressen eines Axiallagers sowie das Spannen eines Verbundlagers und verfügt zur Presskrafterzeugung über ein Powermodul EPMK 200 (200 kN Presskraft). In der vierten Pressenstation erfolgt das Setzen eines Hydrolagers und dafür ist ein Powermodul EPMK 55 (Presskraft 55 kN) im Einsatz. Den Abschluss bildet die Fixierung des Hydrolagers durch Platzieren und Verschrauben einer Deckplatte. Danach nimmt der Roboter den montierten Querlenker heraus und legt ihn auf einem Förderband ab.

Die Kombination aus dynamischen Pressenstationen und schnellem Roboterhandling führt zu Zykluszeiten von 60 Sekunden, sodass pro Minute ein vollständiger, qualitätsgeprüfter und im Prozessverlauf dokumentierter Querlenker entsteht. Die Systemfähigkeit und Kompatibilität der vier hier verbauten Powermodule vom Typ EPMK wird auch durch die Software, die im eigenen Haus entwickelt und produziert wird, unterstrichen. Basierend auf Windows, stellt das Softwaresystem eine große Anzahl an Funktionen zur Verfügung, beispielsweise zur leichten Konfiguration von Pressprozessen, eine integrierte Set-up-Funktion, zur freien Definierung des jeweils gewünschten Kraft-Weg-Diagramms.

Fred Brouwer, Einkaufsleiter bei GDO, zur Zusammenarbeit mit dem Lieferanten Tox Pressotechnik: „Wir nutzen die Software hier sowohl für die Qualitätskontrolle als auch zur Protokollierung der Produktionsdaten. Mit der Kraft-Weg-Messung wird bereits in der Fertigungslinie festgestellt, ob die Lagerelemente ordnungsgemäß eingepresst sind. Ist ein Teil nicht korrekt eingepresst, setzt der Roboter den fehlerhaften Querlenker zur manuellen Nacharbeit auf ein separates Förderband. Wir übernehmen alle Prozessdaten und speichern sie mit Hilfe unserer eigenen Software. Diese Kombinationsmöglichkeit ist für uns ideal und überhaupt denkt und arbeitet das Unternehmen bei der Entwicklung einer solch großen Fertigungslinie aktiv mit. Wir, und damit auch unsere Kunden, haben mit den Produkten und dem Service bei diversen Projekten sehr gute Erfahrungen gemacht und setzen auch weiterhin auf diesen leistungsfähigen Technologie- und Ausrüstungs-Partner.“ bj