Roboterunterstützte Kabelbaumfertigung

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

2. 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

3. 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

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

5. Roboterunterstützte Kabelbaumfertigung Einzeladerfertigung 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

6. Roboterunterstützte Kabelbaumfertigung Magazinbestückung 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

7. Roboterunterstützte Kabelbaumfertigung Fertigungszelle Komponenten: • 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

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

9. Roboterunterstützte Kabelbaumfertigung CAD-Schnittstelle 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

10. Roboterunterstützte Kabelbaumfertigung Steckreihenfolge 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

11. Roboterunterstützte Kabelbaumfertigung Datenbank 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

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

13. Roboterunterstützte Kabelbaumfertigung Simulation 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

14. Roboterunterstützte Kabelbaumfertigung Fertigung 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

15. Roboterunterstützte Kabelbaumfertigung Projektstand • 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