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01 Bei Neue Halberg-Guss sorgen 25 Roboter von Kuka für einen vollautomatischen Ablauf aller Montageschritte

Roboter harmonieren im Montage-Konzert

02 Entgraten, Montieren, Bohren, Handling: Das Aufgabenspektrum der Kuka-Roboter ist vielfältig

Für die Kurbelraumkernpaket-Montage im Werk Saarbrücken suchte Neue Halberg-Guss nach einer Automationslösung zur Komplettmontage. Jetzt sorgen 25 Maschinen des Augsburger Roboter- und Anlagenbauers Kuka für einen vollautomatischen Ablauf aller Montageschritte in höchster Präzision. Die Kernpakete werden parallel auf zwei Anlagen, also mit insgesamt 50 Robotern, gefertigt.

Die Neue Halberg-Guss GmbH produziert und entwickelt mit 2.250 Mitarbeitern an den Standorten Saarbrücken und Leipzig Zylinderkurbelgehäuse, Zylinderköpfe für industrielle Motoren aus Gusseisen und gegossene Kurbelwellen. Dabei reicht die Produktpalette vom filigranen Dreizylinderblock für Pkw bis hin zu großvolumigen V8- Aggregaten für Nutzfahrzeuge. Dazu kommen Lagertunnel aus Sphäroguss sowie Bedplates aus Aluminium. Zu den Kunden gehören namhafte Automobil- und Nutzfahrzeughersteller wie Volkswagen, Daimler, BMW, Audi, MAN, Scania oder Iveco.

Das Roboter-Orchester
„Als erfahrener und kompetenter Entwicklungspartner begleiten wir unsere Kunden von der Produktidee bis zur Serienreife. Kernpakete so zu konstruieren, dass sie vollautomatisch montiert werden können, ist dabei eine besondere Herausforderung“, erklärt Peter Koch, Projektleiter bei Neue Halberg-Guss. Die roboterbasierte Automatisierung sei dabei die flexibelste, produktivste und qualitativ beste Lösung. Für die Kurbelraumkernpaket-Montage sollten maximal drei verschiedene Robotergrößen zum Einsatz kommen. Diese mussten zum einen für die besonderen Bedingungen in der Gießerei-Umgebung gerüstet sein und zum anderen auch ein besonders platzsparendes und kompaktes Zellenkonzept ermöglichen. Mit ihrem umfangreichen Portfolio an Robotern habe Kuka sowohl für die unterschiedlichsten Arbeitsschritte als auch für das Zusammenspiel der einzelnen Roboter die passenden Lösungen angeboten (Bild 1). „Wir haben uns für die Modelle KR 300 R2500 Ultra F aus der Serie KR Quantec sowie für die Kleinroboter der Serie KR Agilus und den KR 5 Arc entschieden“, so P. Koch. Bei der Neue Halberg-Guss harmonieren die 25 Roboter von Kuka jetzt wie ein Orchester. Insgesamt zwölf KR 300 R2500 Ultra F, elf KR 5 Arc und zwei KR 6 R900 Sixx montieren seit 2013 vollautomatisch die Kurbelraumkernpakete.

Ideales Zusammenspiel
Die ersten Roboter im Montageprozess sind die KR Quantec Foundry. Sie entnehmen zunächst den kompletten Kernsatz, bestehend aus Wassermantel, Ausgleichswellen, Kanalkerne, Wasserpumpenkern, Thermostatkern, Radkern, Kurbelraumkerne sowie Sohlekern aus der Kernschießmaschine und legen diese auf die Drehtische Nr. 1 und Nr. 2 ab. Diese Tische drehen sich anschließend um 180° zu den kleineren Robotern KR 5 Arc. Im anschließenden Teil-Montage- und Entgrat-Konzert haben dann die flexiblen Roboter KR 5 Arc und KR Agilus ihren Einsatz – über Kopf, seitlich am Sockel und stehend. Sie entgraten und montieren den Thermostatkern und setzen präzise Bohrungen an der Wasserpumpe, am Rad- und Kurbelraum, am Wassermantelkern sowie am Kurbel- und Sohlekern (Bild 2). Nachdem die beiden Tische wieder in die Ursprungsposition zurückgedreht wurden, nehmen drei weitere Roboter aus der KR-Quantec-Serie von Kuka die Einzelkerne auf und legen sie auf dem Drehtisch Nr. 3 mit Teilmontage ab. Nach einer 180°-Drehung stellen zwei weitere Roboter KR 300 das komplett montierte Paket ab. Der nächste Roboter entnimmt das Paket und fährt mit ihm unter die stationäre Schraubstation. Nach dem Verschrauben legt der Sechsachser das Kernpaket auf dem Drehtisch Nr. 4 ab, der das komplett montierte Paket zu der Schlichtezelle dreht. Dort angekommen nimmt ein KR 300 das Paket auf und taucht es in die Schlichte. Durch Schwenken und Drehen stellt er den gleichmäßigen Auftrag der Schlichte sicher und lässt das Paket anschließend abtropfen. Da der Schlichtevorgang mit 90 s länger dauert als die Komplettmontage der Kernpakete (60 s), sind zwei Schlichteroboter gleichzeitig im Einsatz, die so für ideale Taktzeiten sorgen. Anschließend wird das geschlichtete Paket zurück auf den Drehtisch abgelegt und abermals um 90° zu einer manuellen Kontrollstation gedreht. Nach der Freigabe durch den Werker nimmt der letzte Roboter im Ensemble die Kernpakete auf und legt sie in einem Regal mit acht Plätzen ab. Sind diese alle mit nassen, geschlichteten Kernpaketen befüllt, werden die Regale in den Trockenofen gefahren, bevor die fertigen Produkte ihren Platz im Hochregallager einnehmen.

Harmonische Zusammensetzung der Robotertypen
Mit den Robotern KR 300 R2500 Ultra F setzt Neue Halberg-Guss auf wahre Foundry-Experten. Die Roboter der Produktfamilie KR Quantec Ultra zeichnen sich durch hohe Traglast bei großer Leistungsfähigkeit und schlanker Bauform aus. Ihr idealer Einsatzbereich ist das Handling von schweren Bauteilen und das Bearbeiten mit hoher Genauigkeit. In der Foundry-Ausführung verfügen die Roboter über eine schlagzähe, korrosionsbeständige sowie säure- und laugenresistente Foundry-Hand, die nicht nur Schmutz und Staub widersteht, sondern auch kurzfristig Temperaturen von bis zu 180 °C aushält. Die Roboter KR 5 Arc und KR Agilus überzeugen im Montageprozess durch hohe Präzision, Flexibilität und Geschwindigkeit. Dabei können die Robotertypen aus dem Kleinrobotersegment und dem niedrigen Traglastbereich besonders platzsparend in dem kompakten Zellenkonzept verbaut werden.

Weiteres Ensemble bereits in Planung
„Die roboterbasierte Anlage hat bei uns zu einem Produktivitäts- und Qualitätszuwachs von jeweils 50 % geführt“, bilanziert P. Koch. Heute montiert das Roboter-Orchester pro Anlage rund 400 Kernpakete pro Schicht. Zudem konnten die Produktionskosten signifikant gesenkt werden. Die roboterbasierte Automationslösung garantiert Neue Halberg-Guss darüber hinaus eine gleichbleibend hohe Qualität der montierten Kurbelraumkernpakete. Auf den Anlagen können zwei verschiedene Typen von Kernpaketen ohne Greiferwechsel montiert werden. Dazu ist lediglich das Programm zu wechseln. „Aufgrund der guten Erfahrungen planen wir eine weitere Anlage mit einem etwas kleineren Ensemble von insgesamt elf Kuka-Robotern“, blickt P. Koch in die Zukunft. Auch hier sollen die Roboter für die Entnahme, das Entgraten, Montieren und Schlichten zum Einsatz kommen. (no)

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Autorin:
Laura Schwarzbach arbeitet bei der Kuka Roboter GmbH in Gersthofen als Pressereferentin im Bereich Corporate Communications.
laura.schwarzbach@kuka.com