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Rieber

Nachrüstung ohne Linienstillstand

Anwenderbericht Bosch Homburg

Mit kompetentem Engineering gemeinsam zu individueller Lösung

Wo gibt’s denn so was? An einem einzigen Wochenende und mit geringfügigen Umbaumaßnahmen wurden die beiden Roboter in die Anlage integriert – während die Produktion weiterlief. Im Bosch-Werk Homburg im Saarland hat das geklappt. In der Fertigung von Komponenten für Dieseleinspritzsysteme für Nutzfahrzeuge übernehmen die zwei APAS assistants seit Juni 2017 das ursprünglich manuelle Fügen und Ausrichten von Magnetkernen und -hülsen und setzen die ausgerichteten Komponenten in einen Schweißlaser ein. Die beiden Roboter ergänzen eine abgeschirmte Laserschweißstation und sorgen für höhere Produktivität der gesamten Anlage. Sie entlasten die Mitarbeiter von einer monotonen Tätigkeit an einem ergonomisch ungünstigen Arbeitsplatz .

Video Bosch Homburg

Eine Anlage mit Geschichte

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Am manuellen Schweißlaser musste der Mitarbeiter Magnetkern und -hülse ausrichten, zusammenfügen und in den Laser einlegen.

An der Magnetmontagelinie werden Magnetkerne und -hülsen für Common Rail-Injektoren für Nutzfahrzeuge zusammengefügt und miteinander verschweißt. In der Anlage aus dem Jahr 2000 erledigte das Fügen und Schweißen eine konventionelle abgeschirmte Laserschweiß-Station. Gestiegene Nachfrage machte fünf Jahre später eine Erweiterung um einen manuellen Schweißlaser nötig. Der Handarbeitsplatz war jedoch wenig beliebt. Auf sehr reduziertem, beengten Platz – wie in einem Passbild-Automaten – saß der Mitarbeiter zwischen Messvorrichtung und Zuführband vor dem Schweißlaser und musste Magnetkern und -hülse ausrichten, zusammenfügen und in den Laser einlegen, anschließend entnehmen und in die Messvorrichtung einsetzen. Mit erneut gestiegener Nachfrage reichte die Kapazität der Anlage Ende 2016 nicht mehr aus. Erweiterungsmöglichkeiten wurden diskutiert. Auch die Mitarbeiter an dem unbeliebten Handarbeitsplatz sollten entlastet werden. Das größte Problem war der mangelnde Platz. Eine Automatisierungslösung musste her, die sich in der gegebenen Raumsituation realisieren ließ und eine sichere Zusammenarbeit mit Menschen ermöglichte.

Platzsparende Erweiterung dank Sensorhaut

Test
Der eine APAS assistant entnimmt den Magnetkern und die -hülse von den beigestellten Waschrahmen.

Der Handarbeitsplatz sollte automatisiert werden. Dennoch arbeiten Mitarbeiter weiterhin in unmittelbarer Nähe, die nicht gefährdet werden dürfen. „Die automatischen Produktionsassistenten eignen sich besonders für die Nachrüstung bestehender Anlagen“, so Stefan Betz, Gruppenleiter Betriebsmittelkonstruktion in Homburg, der das Projekt initiierte. Denn dank der Sensorhaut, die die Roboterarme umgibt, ist keine Schutzumhausung erforderlich, die viel Platz einnimmt. Die räumlichen Gegebenheiten schränken die Möglichkeiten bei bestehenden Anlagen ein. So auch in Homburg. Eine zweite konventionelle – abgeschirmte – Schweißanlage kam aus Platzgründen nicht in Frage. Der APAS assistant mit seiner Sensorhaut bot die Lösung.

Zwei APAS assistants ergänzen Magnetmontagelinie in Homburg

Von der ersten Anfrage in Stuttgart bis zur Inbetriebnahme in Homburg dauerte es etwa ein halbes Jahr. Nach Analyse der Prozessschritte und Anforderungen wurde deutlich, dass ein APAS assistant nicht ausreichen würde. Zu komplex waren die Tätigkeiten. Im gemeinsam erarbeiteten Konzept sollten sich zwei Produktionsassistenten die Aufgaben teilen. Der eine entnimmt jeweils den Magnetkern und die -hülse von den beigestellten Waschrahmen, richtet sie jeweils nach Lage der Pin-Bohrungen aus und fügt die ausgerichteten Bauteile zusammen. Der andere setzt die Baugruppe in die Laserschweißstation ein, entnimmt sie nach der Schweißung und legt sie in die Messvorrichtung ein. Nach der Messung setzt der Produktionsassistent die i.O.-Teile auf Transportbänder, die n.i.O-Teile werden ausgeschleust. Individuell für diese Prozesse angefertigte Doppelgreifer imitieren die menschlichen Hände. Vom ursprünglichen Ansatz die beiden APAS assistants hinter den Schweißlaser zu positionieren, kam das Stuttgarter und Homburger Projektteam wieder ab.

Eine Voruntersuchung am CAD zeigte, dass die Materialversorgung aus Platzgründen problematisch würde. Abhilfe schaffte die Idee, den ersten APAS, der für das Fügen und Ausrichten zuständig ist, auf einem ausgelagerten „Zubringer-Tisch“ zu installieren und per Transferband an die Station anzubinden. Dank der Bosch-eigenen Steuerungssoftware Control plus konnte das Band problemlos in das Steuerungskonzept der Gesamtanlage integriert werden. Der erste APAS assistant setzt die Bauteile nach dem Fügen auf das Zuführband, das die Teile zum zweiten APAS am Schweißlaser transportiert. Der Roboter auf dem Zubringer-Tisch wird alle halbe Stunde von einem Bediener mit neuen Teilen beliefert, um einen stetigen Betrieb zu gewährleisten. Der APAS kann währenddessen weiterarbeiten, er bewegt sich lediglich mit geringerer Geschwindigkeit. Kommt ihm der Mitarbeiter zu nahe, stellt er seine Bewegungen komplett ein. So können Mensch und Roboter unmittelbar zusammenarbeiten, ohne dass der Mensch gefährdet wird.

Kurze Realisierungszeit und unkomplizierter Einbau

Dank des Sicherheitskonzepts des APAS assistant musste die vorhandene Einrichtung nur minimal angepasst werden. Die Magnetmontagelinie konnte während des Umbaus weiterproduzieren. Umbau und Inbetriebnahme fanden an einem einzigen Wochenende statt. Der Einbau eines konventionellen Roboterhandlings mit Umzäunung hätte große Umbaumaßnahmen erfordert und einen Stillstand der gesamten Linie von etwa vier Wochen bedeutet. Mit entsprechendem Produktionsausfall. Die Anforderungen an die Stückzahl ließen das nicht zu. „Für die APAS-Lösung sprachen“, so Betz, „die kurze Realisierungszeit und der unkomplizierte Einbau in die Linie ohne Fertigungsstillstand.“ So konnte der enge Terminplan eingehalten werden.