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Innovatives Platinenentstapeln bei Jaguar

Jeder Umformprozess beginnt mit der Zuführung von Platinen an die Pressenstraße. Das gilt auch für die Karosseriefertigung der neuen Jaguar-Modelle X-Type Executive und Classic. Der Einsatz von schwingungsarmen Carbon-Fibre-Balken aus dem Unternehmen Bilsing-Automation sowie diverser Komponenten aus dem Bilsing Greiferbaukasten ermöglichen die innovative Gestaltung der Platinenentstapelung – mit einer Reihe beeindruckender Rationalisierungsergebnisse.

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Universalgreifer für Entstapelungsfeeder.

Universalgreifer für Entstapelungsfeeder.

Autor: Peter Springfeld, Freier Fachjournalist

Sämtliche Karosserieteile der beiden neuen Jaguar-Modelle X-Type Executive und Classic werden auf den Pressenlinien A, B und C gefahren. Auf der Pressenlinie A entstehen die bis zu 3.800 mm langen Außenhautteile und auf den beiden anderen Linien Strukturteile, die max. 2.000 mm lang sind.

Die automatisch arbeitenden Entstapeleinrichtungen bei Jaguar bewirken einen zuverlässigen und sichereren Umschlag der einzelnen Platinen vom jeweiligen Stapel zur Zentrierstation, aus der sich ein Laderoboter die Platine zum Einlegen in die Tiefziehpresse holt. Die Prozesssicherheit umfasst dabei den gesamten Bereich von der zuverlässigen Vereinzelung der aufgenommenen Platine bis zur korrekten Aufnahme durch exakt positionierte Greifermodule.

Entnahme-Feeder mit Greifer-Grundmodul

„Zunächst stand als Aufgabe“, erläutert Thomas Bilsing, Vertriebsleiter bei Bilsing Automation, „einen Greifer für die Pressenlinie A zu bauen, der sämtliche Platinen greifen kann, aus denen die Außenhautteile gefertigt werden. Dieser Greifer sollte sich nicht nur durch einen breiten Einsatzbereich, sondern auch durch einen sehr kompakten Aufbau auszeichnen. Nicht zuletzt sollte er möglichst ultraleicht sein – Anforderungen, die im ersten Augenblick nicht so recht zueinander passen. Doch genau in dieser Hausforderung lag auch der Anreiz, diese Aufgabe mit neuen Ansätzen zu lösen.“

„Im
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Toolingarme mit Vakuumsaugern, Doppelblechkontrollen und Luftdüsen.

Toolingarme mit Vakuumsaugern, Doppelblechkontrollen und Luftdüsen.

Normalfall“, führt Thomas Bilsing weiter aus, „werden zum Entstapeln Teilefamilien gebildet, die mit einem zugeordneten, jeweils passenden Greifer aufgenommen werden. Je größer die Anzahl der Teilefamilien ist, desto mehr Greifer braucht man bei dieser Variante. Das heißt, man muss all diese Greifer bauen, kaufen, lagern und beim Produktwechsel auf der Pressenlinie ein- und auswechseln. Genau diese Arbeitsweise wollte Jaguar nicht. Der Greifer an der Entstapeleinrichtung sollte fest eingebaut bleiben, trotzdem aber so ausgestattet sein, dass er alle Bleche für die Umformung zu Außenhautteilen aus dem bereitgestellten Stapel greifen kann. Für die Karosserien werden Bleche sowohl aus Aluminium als auch aus Stahlblech verarbeitet. Damit der Umformprozess störungsfrei ablaufen kann, muss jede Platine einzeln gegriffen werden. Für die Werkstoffe Aluminium und Stahlblech müssen unterschiedliche Verfahren der Vereinzelung in den Entstapelprozess integriert werden. Um diesen Greifer auftragsgerecht zu konzipieren und zu bauen, sind wir neue Wege gegangen.“

„Als fest installiertes Greifer-Grundmodul“, schildert Thomas Bilsing, „suchten wir für den Entstapelfeeder den passenden Carbon-Fibre-Balken aus. Die von Bilsing Automation entwickelten Carbon-Fibre-Balken sind sehr leicht und arbeiten bei unterschiedlichen Belastungen extrem schwingungsarm. Das längste Umformteil, ein über drei Meter langes Seitenteil der Jaguar-Karosserie, bestimmte die Länge des Carbon-Fibre-Balkens. So bildet der knapp vier Meter lange Carbon-Fibre-Balken das Gerüst für den Aufbau des Universal-Greifers am Entnahme-Feeder. Der Anschluss des Carbon-Fibre-Balkens an den Feeder erfolgt mittig über die Aufnahmevorrichtung. Über sie werden alle Medien und Steuerungssignale vom Feeder an die Handhabungskomponenten weitergeleitet. Wir haben den Carbon-Fibre-Balken mit unterschiedlichen Kupplungsstellen
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Carbon-Fibre-Balken als Roboterhand.

Carbon-Fibre-Balken als Roboterhand.

ausgerüstet. In kleinen Rastersprüngen werden unterschiedliche oder auch gleich lange Schwenkarme, entsprechend des jeweiligen Fertigungsloses frei wählbar mit dem Carbon-Fibre-Balken verbunden. Als Toolingarme ausgerüstet, tragen diese Schwenkarme Vakuumsauger und gegebenenfalls auch andere Komponenten aus dem Bilsing-Handhabungsbaukasten – beispielsweise Doppelblechkontrollen.“

Realisierung der hohen Prozessflexibilität

„Zur Grundidee des neuen Tooling-Konzepts“, betont Thomas Bilsing, „gehört das werkzeuglose Austauschen der Toolingarme, damit die auftragsbezogene Konfiguration des fest installierten Carbon-Fibre-Balkens mit unterschiedlichen Toolingarmen mühelos und entsprechend schnell erfolgen kann. Dazu tragen die Toolingarme standardisierte Schnellkupplungen, die die Toolingarme mit den jeweils ausgewiesenen Kupplungsstellen des Carbon-Fibre-Balkens fest verbinden.“ Über die Schnellkupplungen erfolgt zugleich die Anbindung der Sauger an das Vakuumsystem. „Wenn ein Produktwechsel an der Pressenstraße erfolgt“, führt Thomas Bilsing weiter aus, „müssen nur wenige Toolingarme ausgetauscht werden. Dafür braucht man insgesamt etwa nur fünf Minuten Zeit. Die Zeit für eine neue Konfiguration des fest installierten Carbon-Fibre-Balkens liegt damit weit unter der Zeit, die für den Werkzeugwechsel der Pressen benötigt wird.“ Die auszutauschenden Schwenkarme werden auf einen Toolingwagen gelegt, den man direkt an den Entstapler fahren kann.

„Bereits bei der Projektierung haben wir erkannt“, erwähnt Thomas Bilsing, „dass eine Reihe von Toolingarmen für verschieden große
und unterschiedlich geformte Platinen genutzt werden können. Nicht jedes Mal müssen sie komplett ausgetauscht werden. Manchmal müssen sie für einen neuen Auftrag nur die Kupplungsstelle wechseln. Die vorhandenen Toolingarme sind also unbegrenzt kombinierbar, so dass wir die notwendige Gesamtanzahl von Schwenkarmen erheblich reduzieren konnten.“

Entstapelprozesse mit hoher Prozesssicherheit

„Um jeder Teilefamilie exakt passende, mit Vakuumsaugern oder mit anderen Komponenten ausgestattete Schwenkarme zuordnen zu können“, schildert Thomas Bilsing, „haben wir alle Toolingarme mit Nummern und unterschiedlichen Farben gekennzeichnet. Bei jedem Produktwechsel erfolgt der Wechsel der Toolingarme nach einer Tabelle, in der exakt jeder Toolingarm einer ebenfall exakt bezifferten Kupplungsstelle am Carbon-Fibre-Balken zugeordnet ist. Bei einem Produktwechsel fahren die Werker mit einem Toolingwagen direkt vor den Feeder, wenn der in der Rüstposition steht. Auf dem Toolingwagen liegen einzig jene Toolings, die dann auszutauschen sind. Durch eine exakte Bestückung des Toolingwagens sind Verwechslungen praktisch ausgeschlossen.“

Die notwendige Vereinzelung der Stahlblechplatinen erfolgt mit Spreizmagneten, die in die Entstapelvorrichtung integriert sind. Die Aluminiumbleche werden mit Hilfe von Luftdüsen vereinzelt. Die Luftdüsen gehören auftragsgemäß zum Universalgreifer. Diese Luftdüsen müssen immer an den Außenkanten der Aluminiumbleche positioniert werden. Dazu sind auf der Oberkante des Carbon-Fibre-Balkens Schienen installiert, auf denen sich die Toolingrohre, die die Luftdüsen tragen, in jede gewünschte Position verschieben lassen. Ebenfalls werkzeuglos, mit einem Handhebel, der die Bilsing-Klemmen arretiert, werden die Toolingrohre mit den Luftdüsen auf diesen Schienen arretiert. Ob die
Vereinzelungen dann auch tatsächlich gelungen sind, wird über Doppelblechkontrollen abgefragt. Diese Doppelblechkontroll-Sensoren werden ebenfalls an ausgewählten Toolingarmen installiert – in der Regel so, dass sie die Doppelblechabfrage in der Mitte der aufgenommenen Platine durchführen können.

Ob auch jeder Sauger mit der aufzunehmenden Platine verbunden ist, wird über die Abfrage des Vakuums an den einzelnen Vakuumsaugern kontrolliert.

Roboterversion

Nach der Übergabe des Saugerbalkens an die Pressenlinie A bestellte Jaguar für die Pressenlinien B und C, auf denen Strukturteile für die Jaguar-Modelle X-Type Executive und Classic gefertigt werden, weitere Carbon-Fibre-Balken, die nach dem gleichen Prinzip aufgebaut sind. Entsprechend der kleineren Platinen erfolgt am Anfang dieser Pressenlinien die Entstapelung mit einem Roboter. Daher ist die Anbindung des entsprechend kleineren Carbon-Fibre-Balkens für einen Roboter ausgelegt. Die Anbindung der Toolingarme an den kleineren Carbon-Fibre-Balken ist mit der Vorgehensweise bei der auftragsbezogenen Konfiguration des Carbon-Fibre-Balkens am Entstapelungsfeeder identisch. Deshalb ergeben sich auch vergleichbare Rationalisierungseffekte.

„Bei der herkömmlichen Handhabungstechnologie, bei der für unterschiedliche Teilefamilien verschiedene Greifer einzusetzen sind“, resümiert Thomas Bilsing, „bleibt jeder Toolingarm an seiner angestammten Stelle. Uns ist es mit dem neuen Konzept erstens gelungen, die sonst benötigten, unterschiedlichen Greifer einzusparen. Zweitens konnten wir im Vergleich zur herkömmlichen Handhabungstechnologie die Anzahl der Toolingarme erheblich reduzieren. Insgesamt konnte im genannten Pressenwerk die benötigte Tooling-Lagerfläche um 80 Prozent schrumpfen.“
Universalgreifer für Entstapelungsfeeder.
Toolingarme mit Vakuumsaugern, Doppelblechkontrollen und Luftdüsen.
Carbon-Fibre-Balken als Roboterhand.


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