In 24h zum kompletten Kabelbaum Roboterunterstützte Kabelbaumfertigung In 24h zum kompletten Kabelbaum Firma: ELTRONA-RKT, Rottenmann Vortragende: DI Johannes Köberl DI Alexander Robé

Präsentationsübersicht Roboterunterstützte Kabelbaumfertigung Präsentationsübersicht 1. Einführung in das Projekt - Zielsetzung 2. Produktionseinrichtung 3. Fertigungsablauf 4. Entwicklungsstand 5. Kurzfilm zum Entwicklungsstand DI Köberl, DI Robé ELTRONA-RKT 2

Zielsetzung Flexibilität kleine Losgrößen Eliminierung der Lernkurve Roboterunterstützte Kabelbaumfertigung Zielsetzung Flexibilität kleine Losgrößen Eliminierung der Lernkurve schnellere Reproduzierbarkeit bereits gefertigter Kabelbäume Verkürzung der Durchlaufzeiten schnelleres Reagieren auf Änderungen Kabelbaum-„Management“ (RUPLAN, Datenbank, Robotersteuerung...) konstant hohe Qualität - Minimierung von Ausschuss einfache Bedienung durch Fachpersonal DI Köberl, DI Robé ELTRONA-RKT 3

Produktionsverfahren Roboterunterstützte Kabelbaumfertigung Produktionsverfahren benötigte Komponenten zur robotergerechten Kabelbaumfertigung: ARA längenoptimierte Schnittliste Transportwagen Magazinschienen Kontaktrolle Litzenmaterial Finalisieren bestückter Kabelbaum Schlauchmaterial Kabelbinder Roboter- zelle Bündelhalter Gehäuse Gehäusemodule generiertes Roboterprogramm Lager bestückte Transportwagen DI Köberl, DI Robé ELTRONA-RKT 4

Einzeladerfertigung Roboterunterstützte Kabelbaumfertigung Konventionelle Fertigungsmaschine Lineares Transfersystem mit definierter Position der Kabelcrimps Hohe Flexibilität durch 5 Pressen und 36-fach Leitungseinzug Qualitätskontrolle durch Crimpkraftüberwachung kurze Rüstzeiten variable Bedruckung Schnittstelle zu Magazinbestückungsstation DI Köberl, DI Robé ELTRONA-RKT 5

Magazinbestückung Roboterunterstützte Kabelbaumfertigung Aufbau Die eigenentwickelte Bestückungs-station wird am Ende der ARA aufgesetzt und mittels RS232 vernetzt Funktion Die vorgefertigten Litzen werden aus der Transportkette entnommen, nach oben geschwenkt, gedreht und in ein Magazin gesteckt. Die Magazinschienen werden über ein Transportband zugeführt und nach vollständiger Bestückung in einem Transportwagen abgelegt. Steuerung Die Station verfügt über eine eigene SPS und wird via RS232 und digitalen Ein- Ausgängen mit der ARA synchronisiert. DI Köberl, DI Robé ELTRONA-RKT 6

Fertigungszelle Komponenten: Roboterunterstützte Kabelbaumfertigung 6-achs Roboter mit 2,5 m Reichweite Greifersystem am Roboter bestehend aus 2 Steckgreifern für die Kabelenden und einer Verlegevorrichtung Magazinsystem für 7x20 Litzen und 14er Losgrößen, manueller Magazinwagenaustausch Drehturm mit 4 Legebrettern, auf 3 Seiten ermöglicht manuelle Nacharbeiten Stationäres Messsystem für die Ermittlung der Crimpschrägstellung Steuerung (KRC, SPS) DI Köberl, DI Robé ELTRONA-RKT 7

Fertigungsablauf Roboterunterstützte Kabelbaumfertigung Zusammenarbeit mit dem Kunden bereits beim Kabelbaumdesign START *1 h 1-2,5 h 5' 15' 0,5 h *3,5 h 8-16 h 14,5 - 24 h *variabel mit Losgröße Fertigung des Kabelbaumes Änderungswünsche CAD-Layout gemäß Kundenwunsch Ermittlung und Optimierung der Bestückungsreihenfolge Bereitstellung der für den KB nötigen Komponenten parallel dazu Übernahme des Kabelbaumes in die firmeninterne Datenbank Generieren einer längenoptimierten Schnittliste Fertigung der Einzeladern Export sämtlicher Daten auf die Simulationssoftware + Test notwendige Korrekturen durch Roboterprogrammierer bei detektierter Kollision Vorbereitung der Fertigungszelle und Kontrolle DI Köberl, DI Robé ELTRONA-RKT 8

CAD-Schnittstelle Roboterunterstützte Kabelbaumfertigung Änderungen in Ruplan-Kabi: Steckerhalter und Umlenk-verteiler in Kabelstrang- und Montagebrettplan Ausrichten der Steckerhalter auf 10x10-Raster und 45°Winkel Robotergerechte Modulanordnung Export-File: txt-Datei mit folgenden Daten: Gehäuseliste mit Positions- und Rotationsinformationen Umlenkverteilerliste mit Positionen Kabelliste mit allen Infos über Kontakte, Querschnitt, Farbe, Bedruckung usw. Wegliste mit der genauen Verlegeroute für jede Litze DI Köberl, DI Robé ELTRONA-RKT 9

Steckreihenfolge Roboterunterstützte Kabelbaumfertigung Problem: Jedes Gehäuse kann aufgrund der Greifergeometrie nur von unten nach oben bestückt werden. Die beiden Enden des Kabels müssen jedoch in verschiedenen Gehäusen bestückt werden, was nicht immer in einem Arbeitsschritt möglich ist. Lösung: Ermittlung der Bestückungmöglichkeit innerhalb eines Steckers abhängig von der Greifergeometrie Optimierung der Kabelliste aufgrund der Geometrie Einführung von Parkpositionen, wo ein Kabelende abgelegt wird, bis die Bestückung im jeweiligen Stecker möglich wird Optimierung der Reihenfolge, um möglichst wenige Parkpositionen zu erhalten durch Einführung von Gewichtungsfaktoren Ergebnis: Im Ruplanexportfile wird jeder Litze eine Reihenfolgennummer zugeordnet und eventuelle Parkpositionen werden angegeben DI Köberl, DI Robé ELTRONA-RKT 10

Datenbank Roboterunterstützte Kabelbaumfertigung Funktionen: Importschnittstelle für reihenfolgenoptimierte Ruplan-Liste Erfassung und Verwaltung roboterspezifischer Daten von Gehäusen, Kontakten, Litzen und Magazinen Zusammenfassung und Organisation sämtlicher Daten Verwaltung der Kabelbäume Exportschnittstelle zum Roboter, zur ARA und zur Bestückungsstation DI Köberl, DI Robé ELTRONA-RKT 11

Generierung der Exportfiles Roboterunterstützte Kabelbaumfertigung Generierung der Exportfiles Roboterprogramm: sämtliche Koordinaten der Bauteile werden im Programmcode hinterlegt die Verfahrwege für die einzelnen Kabel werden ermittelt Schnittliste für Einzeladerfertigung: längenoptimierte Schnittliste direkte Einspeisung in den Crimpautomaten und die Bestückungsstation DI Köberl, DI Robé ELTRONA-RKT 12

Simulation Roboterunterstützte Kabelbaumfertigung KR-Sim: automatische Layouterstellung mit Positionen für Module und Umlenkverteiler Kollisionsrechnung: Überprüfung des automatisch generierten Robotercodes auf Kollision mit Magazinen, Legebrett oder den Steckermodulen Vermeidung von Singularitäten der Roboterachsen Ermittlung der idealen Position des Kabelbaums auf dem Legebrett Genaue Ermittlung der Fertigungszeit für den Kabelbaum DI Köberl, DI Robé ELTRONA-RKT 13

Fertigung Roboterunterstützte Kabelbaumfertigung Einzeladerfertigung Litzenherstellung Magazinbestückung und -kennzeichnung Lagerung und Transport Bestückte Magazinschienen; mittels Wagen vom Maschinenpark zur Fertigungszelle transportiert Roboterzelle Manuelle Vorarbeiten: Aufrüsten des Drehturms mit Gehäusehaltern und Umlenkverteilern (einmalig für eine Serie) Einlegen von Gehäusen, Einschieben der Transportwagen Automatische Vermessungen: Identifikation und Position der Gehäusemodule Position der Einzeladern Verlegen der Einzeladern: automatisches Stecken und Verlegen der Einzeladern mittels Roboter (Taktzeit ca. 12sec.) Manuelle Nacharbeit: Kabelbinder, Ummantelungen anbringen und Kabelbaum abnehmen DI Köberl, DI Robé ELTRONA-RKT 14

Projektstand Roboterunterstützte Kabelbaumfertigung ARA und Bestückungsstation derzeit Inbetriebnahme der Anlage Optimierung des Fertigungsablaufes Magazinsystem Aufbau der 7 Transportwagen-Positionierrahmen optimierte Rollengeometrien Sicherstellung der Kabelposition bei der Entnahme Legebrettsystem Drehturm Bestückungsmodule Programmierung Steckreihenfolgenoptimierung Optimierung der Bewegungsabläufe Stabilität und Zuverlässigkeit weiter verbesern DI Köberl, DI Robé ELTRONA-RKT 15