Olympische Vierachser

Scara-Roboter Bei der Montage von Überdruckventilen für die Kurbelgehäuseentlüftung von Pkw-Motoren sorgen schnelle Vierachs-Roboter für eine Automatisierungslösung der Extraklasse – Output drei Millionen Stück jährlich, Toleranzen im hundertstel Millimeterbereich, maximale Qualität.

02. September 2019
Olympische Vierachser
Bei der Langer Group übernehmen zwei schnelle und präzise Vier- achser von Stäubli sämtliche Handhabungs- und Montageprozesse in der kompakten Zelle. (Bild: Stäubli)

Die Langer Group im badischen Illmensee produziert im Auftrag der ElringKlinger AG Überdruckventile aus Kunststoff in Großserie. Die Artikel bestehen aus einem Spritzgussteil, das die Langer Group in Eigenregie herstellt, und einer Membrane aus Fluorelastomer. Dieses Zukaufteil ist in der Zylinderkopfhaube des Pkw verbaut und sorgt dort für eine einfache Entlüftung des Kurbelgehäuses samt umweltgerechter Abführung von Gasen und Öldämpfen.

Für die Montage der beiden Komponenten zu komplettierten Überdruckventilen bedurfte es einer voll automatisierten Lösung, die eine prozesssichere Rund-um-die-Uhr-Produktion gewährleisten kann. Die Herausforderungen dabei formuliert Markus Beierl, Abteilungsleiter Spritzguss bei der Langer Group, so: »Für die Montageanlage gelten höchste Anforderungen an Verfügbarkeit und Qualität. Wir produzieren rund drei Millionen dieser Ventile jährlich. Lieferverzögerungen können wir uns dabei ebenso wenig erlauben wie Qualitätsschwankungen.« Hinzu kommen höchste Präzisionsansprüche. Die Bauteile sind klein und filigran – die Fluor- elastomer-Membrane haben einen Durchmesser von fünf Millimetern – und müssen mit einer Toleranz von wenigen hundertstel Millimetern in den Spritzgussträger eingesetzt werden. Eine Montage in Handarbeit scheidet allein aufgrund der Genauigkeitsanforderungen aus – bei den geforderten Stückzahlen ohnehin keine Option.

Output ohne Robotik nicht machbar

Bereits zum Projektstart war für das Team um Beierl der Einsatz von Robotern gesetzt. Schnell und präzise mussten diese sein sowie zuverlässig und wartungsarm. »Auf einer Fachmesse konnten wir uns von der Performance der Stäubli-Scaras anhand einer Demoapplikation überzeugen und nach ausgiebiger Recherche aller Leistungsdaten stand Stäubli als Roboterlieferant fest«, so Beierl. Bald darauf war das Lastenheft geschrieben und mit dem Sondermaschinenbauer SFA in Aichstetten ein kompetenter Partner für Konstruktion und Realisation der Montageanlage gefunden.

Im Mai vergangenen Jahres nahm die innovative Montageanlage ihren Betrieb auf. Die Schlüsselkomponenten in der Zelle sind zwei Stäubli-Scaras vom Typ TS40. Die hochdynamischen und präzisen Vierachser übernehmen alle Handhabungs- und Montageschritte innerhalb der mit einem Rundschalttisch ausgestatteten Zelle. Der Prozess beginnt mit der Bereitstellung der beiden Einzelteile Spritzgussträger und Membrane über zwei Asycube-240- Zuführsysteme von Asyril. Zunächst holt der erste TS40 ein Spritzgussteil ab – die Positionsdaten erhält er dabei von einem stationären Bildverarbeitungssystem, das über der Zuführung angeordnet ist – und legt es lagerichtig in den Werkstückträger des Drehtellers ab. Zugleich erfolgt das Weitertakten an die erste der beiden integrierten QS-Stationen. Hier sorgt ein Bildverarbeitungssystem für die exakte Vermessung des Spritzgussteils und überprüft gleichzeitig dessen Entgratung. Sollte ein Teil fehlerhaft sein, macht es eine Leerfahrt durch die Anlage und verlässt diese wieder unbearbeitet in einem abgeschlossenen Ausführschacht.

Fehlerquote im Millionstel-Bereich

Für über 99,9 Prozent der Teile steht an Station drei die Montage der Membrane an. Dazu holt sich der zweite Stäubli-Scara eine Membrane ebenfalls von einem Asycube 240 ab und setzt diese in einem äußerst diffizilen Montageprozess in das Spritzgussteil ein. Für diesen Schritt entwickelte SFA einen speziellen Saug-Konturgreifer, ohne den die Montage in dieser Präzision bei einer Fehlerquote nahe Null nicht möglich wäre. »An dieser Schlüsselstation trägt die hohe Performance des Stäubli TS40 entscheidend zum Erfolg der gesamten Montagezelle bei. Der Vierachser montiert unter harten Taktzeitkriterien mit beispielloser Dynamik und Präzision«, betont Beierl.

Nach der Montage durchlaufen die Ventile eine weitere QS-Station, an der eine Unter-/Überdruckprüfung stattfindet, die deren korrekte Funktion sicherstellen. Danach gelangen die Teile über den Rundtakttisch wieder zu der Station, an der ihre Reise begann. Der Einlegeroboter ist hier auch für das Ausschleusen der geprüften Fertigteile verantwortlich.

Bei der Langer Group schätzt man an der Montagezelle neben dem hohen Output und der Verfügbarkeit besonders die ausgezeichnete Autonomie. In der Praxis bedeutet das nur eine einzige manuelle Teilebevorratung pro Schicht. Da die Anlage aufgrund ihrer hochwertigen Ausstattung und den beiden Stäubli-Robotern kaum Störungen kennt, steht einer kontinuierlichen Großserienproduktion nichts im Wege.

EMO: Halle 9, Stand B42

Erschienen in Ausgabe: 05/2019
Seite: 28 bis 29