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RoboterzellenGutes Team

Roboterzellen

Der Automatisierungs- und Fördersystemhersteller Asa bringt zwei kooperierende Roboter als Team für die Fertigung von Rotorträgern für Hybridantriebe aus der Automobilindustrie auf den Markt. Während ein Roboter das Produkt positioniert, entgratet der andere mit unterschiedlichen Werkzeugen die zahlreichen Bohrungen, Fräsungen und Kanten.

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FunktionssteuerungDie lieben Sieben

des Montagetechnikers sind die sieben Sequenzen, die die neue Funktionssteuerung fc20 für Druckluft- und Elektrohandschrauber von Deprag Schulz zulässt. Dahinter stecken bis zu 99 Programme, mit denen Schraubprozesse individuell gestaltet werden können. Das heißt in der Praxis bei der Verschraubung eines Elektrobauteils: Erste Schraubaufgabe ist die Verschraubung eines Trafos mit vier Schrauben M4 auf das Elektrobauteil, danach wird als zweiter Schritt die Platine mit zwei Schrauben M2 befestigt. Im Anschluss folgt die Montage des Gehäuses mit vier Schrauben M6 als dritter Schritt. Mit dem Einsatz der neuen Funktionssteuerung, die bis zu drei Schrauber verschiedenen Typs steuern kann, lässt sich eine hohe Flexibilität bei verschiedenen Verschraubungsanforderungen an einem Bauteil erreichen. Alle drei Schraubvorgänge "Trafomontage", "Platinenmontage" und "Gehäusemontage" werden nacheinander kontrolliert abgearbeitet. So läuft der Schraubvorgang ab: Nach Erkennen des Startsignals vom Schrauber wird über die Steuerung, die beim Druckluftschrauber mit der pneumatischen Steuerungseinheit pc10 kommuniziert, die Luftzufuhr freigegeben und der Schrauber gestartet. Das korrekte Drehmoment für den Anwendungsfall ist direkt am Schrauber voreingestellt. Bei Erreichen dieses Wertes schaltet der Schrauber über die hochgenaue Trenn- und Abschaltkupplung sofort ab. Die fc20 bekommt das Ende des Schraubvorgangs "signalisiert", entweder über die pneumatische Steuerung beim Druckluftschrauber oder die Vorschaltbox beim Elektroschrauber. Sie vergleicht nun die benötigte Schraubzeit mit der minimalen und maximalen Vorgabezeit. Liegen die Schraubzeiten im Toleranzbereich und wurde der Schraubvorgang nicht vorzeitig beendet, erfolgt die Meldung "in Ordnung" (IO). Es ist nun sichergestellt, dass der Schraubvorgang ordnungsgemäß erfolgt ist und nicht wegen eines Materialfehlers an Werkstück oder Schraube, wegen frühzeitigen Abhebens des Schraubers von der Schraubstelle, wegen wiederholten Anziehens derselben Schraube oder wegen Überdrehens der Schraube abgebrochen wurde. Die Funktionssteuerung kontrolliert die Anzahl der Schraubvorgänge je Werkstück: Keine Schraube wird vergessen!

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Präzise Positionskontrolle

Funktionssteuerung: Die lieben Sieben

Erwähnenswert ist die Flexibilität der neuen Steuerung. Maximal sieben Sequenzen lassen sich jeweils aus bis zu 99 Programmen zusammenstellen. Zurück zum Beispiel. Muss bei der Trafomontage die erste M4 Schraube in 1 Sekunde, die zweite in 1,2 Sekunden eingedreht werden, wird das Zeitfenster für beide Schrauben individuell festgelegt: Für Schraube 1 liegt es zwischen mindestens 0,9 Sekunden und maximal 1,1 Sekunden, für Schraube 2 zwischen mindestens 1,1 Sekunden und maximal 1,3 Sekunden. Erst, wenn alle vier Verschraubungen für die Trafomontage in Ordnung (IO) sind, beginnt der nächste Arbeitsschritt - die Platinenmontage. Die neue Funktionssteuerung verfügt über frei verwendbare Leistungsausgänge. So lässt sich eine Teileverriegelung im Prozessablauf integrieren. Das bedeutet: Das gefertigte Bauteil kann erst dann aus der Werkteilaufnahme entnommen werden, wenn alle drei Montageaufgaben - Trafo, Platine, Gehäuse - vollständig abgearbeitet und als IO freigegeben wurden. Diese zusätzliche Prozessabsicherung kann der Anwender selbst flexibel programmieren. Eine korrekte Verschraubung gelingt nur, wenn sich die Bauteilkomponenten in der Werkstückaufnahme in der korrekten Schraubposition befinden. Die neue Funktionssteuerung "erkennt" bis zu drei Teilesensoren und ermöglicht so eine präzise Anwesenheits- und Positionskontrolle sogar bei mehrstöckigen Bauteilen. Äußerst vielseitig sind die Möglichkeiten der Dokumentation. Jedem Bauteil lassen sich die erfolgten Verschraubungen eindeutig zuordnen. Ein optional angeschlossener Barcode- Scanner liest den Strichcode des vorliegenden Bauteils ab, die Endwerte jeder einzelnen Verschraubung werden zusammen mit diesem Barcode abgespeichert. Diese Endwerte werden für die jeweils letzten sieben Tage gespeichert und können zur Rückverfolgbarkeit der Fertigung über eine serielle Schnittstelle an einen PC übertragen werden. Jeder Programmschritt lässt sich auf diese Weise statistisch festhalten. Die Zahl der Gut- und Schlechtverschraubungen sowie die durchschnittliche Verschraubungszeit erlauben die Kontrolle und Optimierung des Fertigungsprozesses.

Kommunikativ und sicher

Die Kommunikation mit einer übergeordneten Steuerung (SPS oder Industrie-PC) wird über die 24V E/A-Schnittstelle realisiert. Die fc20 bietet fünf Leistungsausgänge. Zwei sind für die Signale "in Ordnung" (IO) oder "nicht in Ordnung" (NIO) reserviert, eine angeschlossene Leuchtanzeige kann hier den Verschraubungserfolg oder -misserfolg sichtbar machen. Die übrigen drei Leistungsausgänge werden in den Sequenzen frei verwendet - eventuell für eine Teileverriegelung. Auch ein Schraubenzuführgerät ist in die Fertigung integrierbar. Umfangreiche Diagnosemöglichkeiten runden das breite Einsatzspektrum der neuen Schraubersteuerung ab. Mit einem Vorsatzaufnehmer hat der Werker die Möglichkeit, das am Schrauber eingestellte Drehmoment direkt am zu verschraubenden Bauteil zu kontrollieren, eine enorme Erleichterung für Wartung und Qualitätsmanagement. Eingebaute Diagnosefunktionen sind in der Lage, alle Ein- und Ausgänge der Steuerung zu testen und ihren Zustand anzuzeigen. Eine interne Spannungsüberwachung gewährleistet darüber hinaus die fortlaufende Funktionssicherheit der Steuerung. Ein gesichertes Human Machine Interface (HMI) erhöht die Qualität in der Montage. Seit Jahrzehnten befasst sich Deprag mit Schraub- und Zuführtechnik, der Planung und Erstellung von Montageanlagen und der zur Prozesssicherung notwendigen Messtechnik. Ihre Ingenieure kennen alle Probleme in der Fertigung. Diese Kompetenz spiegelt sich auch in der Benutzerfreundlichkeit der neuen Steuerung wider. Ein integrierter grafischer Touchscreen mit übersichtlicher Struktur und gut lesbarer Ausgabe von Texten und Symbolen sowie einer farblichen Unterscheidung von Ergebnissen (in grün oder rot) erleichtern den Werkern die Bedienung. Mit dem Finger öffnet er das Menü zur Auswahl der vielfältigen Funktionen. Ein klar gegliederter Menübaum weist den Weg zum gewünschten Untermenü, wo die Festlegung von Sequenzen und Programmen oder die Auswahl von Diagnosefunktionen problemlos gelingt. Die neue Funktionssteuerung wurde für den Einsatz mit den unternehmenseigenen Druckluftschraubern Micromat-F, Minimat-F und Elektrohandschraubern der Serie 341 entwickelt. ee

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