Flexibles Transportsystem für die Montage in der Automobilindustrie

Statt in einer Stunde – in einer Minute umgerüstet

Wie gelingt es, eine Montagelinie neu zu konzipieren und die Stellfläche des Konzepts um ein Viertel zu reduzieren? Und wie lässt sich die Produktivität dieser hochverdichteten Anlage später erneut steigern? Die Antwort fand der kanadische Automatisierer Eclipse im linearen Transportsystem XTS von Beckhoff. Nach der zweiten Modernisierung werden auf derselben Stellfläche sogar zwei unterschiedliche Pumpentypen hergestellt.
 Mit dem hochflexiblen Material-Handling konnte Eclipse 
für einen Kunden aus der Automobilindustrie eine stark 
verdichtete Montageanlage realisieren.
Mit dem hochflexiblen Material-Handling konnte Eclipse für einen Kunden aus der Automobilindustrie eine stark verdichtete Montageanlage realisieren.Bild: Eclipse Automation

Eclipse Automation aus Cambridge, Ontario, ist seit seiner Gründung 2001 im Markt für kundenspezifische Automatisierung tätig. „Wir bedienen neben der Automobil- und Transportbranche viele andere Marktsegmente wie Biowissenschaften oder Konsumgüter“, sagt Jeff Werner, General Manager von Eclipse. Um neue Wege gehen zu können, forscht das Unternehmen ständig nach modernen Lösungen. „Wir testen alle neuen Technologien, z.B. künstliche Intelligenz oder virtuelle Realität, und alle neuen Komponenten, die zu mehr Präzision und Flexibilität beitragen“, so Werner. „Als für uns besonders wichtig erwiesen haben sich lineare Transportsysteme.“

 Für den flexiblen Materialfluss bei der Montage sorgen drei XTS-Systeme verschiedener Größe: von 6m Streckenlänge und zwölf 
Movern bis zu 12m Streckenlänge und 18 Movern.
Für den flexiblen Materialfluss bei der Montage sorgen drei XTS-Systeme verschiedener Größe: von 6m Streckenlänge und zwölf Movern bis zu 12m Streckenlänge und 18 Movern.Bild: Eclipse Automation

Maßgeschneiderte Lösung: mehr Funktionen bei weniger Platz

Kürzlich modernisierte Eclipse für einen Kunden ein System zur Montage von Fahrzeuggetriebepumpen, das auf dem Extended Transport System (XTS) von Beckhoff basiert. Mit dem ersten System wurden mehrere ältere Maschinen ersetzt. Denn diese konnten weder den Durchsatz noch die Qualitätsstandards erreichen, die für das Großserienprodukt erforderlich sind. „Die alten Maschinen nutzten Drehtische und ähnliche Vorrichtungen. Jede Station führte nur einen Prozess aus, und wenn eine Station ausfiel, war die gesamte Linie betroffen“, erklärt Matthew Kelly, Leiter Softwareentwicklung bei Eclipse.

Die maßgeschneiderte Lösung von Eclipse sollte den Funktionsumfang erhöhen und gleichzeitig den Platzbedarf minimieren. „Produktionsflächen sind immer knapp bemessen, aber die Montage- und Prozessausrüstung dieses Kunden war besonders stark verdichtet. Zu unserem ersten Entwurf sagten sie: ‚Das Konzept gefällt uns, aber machen Sie es noch 25 Prozent kleiner‘. Erst wussten wir nicht, ob das möglich war“, erzählt Werner. Um diese Herausforderung zu lösen, arbeitete Eclipse eng mit dem Team von Beckhoff Kanada zusammen, darunter Dean Herron vom regionalen Vertrieb und Applikationsingenieur Andy Burleigh.

 Die an XTS-Movern befestigten palettenförmigen Werkstückträger können einfach ausgetauscht werden, um das System für die Montage eines anderen Teils umzurüsten, ohne es erst komplett leerfahren zu müssen.
Die an XTS-Movern befestigten palettenförmigen Werkstückträger können einfach ausgetauscht werden, um das System für die Montage eines anderen Teils umzurüsten, ohne es erst komplett leerfahren zu müssen.Bild: Eclipse Automation

Erstes Maschinendesign im Betrieb bewährt

Die XTS-basierte Montagelinie besteht aus vier separaten Zellen mit mehr als 50 Stationen für Pressen, Löten, Schrauben, Ebenheitskontrolle mit LVDTs, Dispensen, Plasmabehandlung, Dichtheitsprüfung, Inspektion etc. Viele Stationen erfordern eine präzise Synchronisation mit der Robotertechnik. In den ersten drei Maschinenzellen werden die Pumpen auf palettenförmigen Werkstückträgern platziert, die an den XTS-Movern montiert sind. Das XTS-System der ersten Zelle hat eine Tracklänge von 12m und nutzt 18 Mover, in der zweiten sind es 6m und zwölf Mover und in der dritten Zelle 10m und 18 Mover. Die sorgfältig berechneten Geometrien der Werkstückträger ermöglichen eine Positioniergenauigkeit im Mikrometerbereich. Wenn die Montagevorgänge in einer Zelle abgeschlossen sind, bewegt der Bediener die Pumpe zur nächsten. In der vierten Zelle hebt ein Roboter die fertige Pumpe für eine abschließende Sichtprüfung vor zwei GigE-Vision-Kameras und legt sie dann auf ein Abführband.

„XTS transportiert die Produkte schnell und präzise von Station zu Station. Wenn es an irgendeinem Punkt ein Problem mit einem Werkstück gibt, können wir dieses einfach entfernen und weitere Stationen umgehen“, erklärt Matthew Kelly. „Wir haben jeweils mehrere Prozesse in einer Station zusammengefasst und damit den Platzbedarf weiter verringert. Trotz aller Arbeitsschritte und Werkzeuge ist es das kompakteste automatisierte System, das ich je gesehen habe.“

Neue Aufgabenstellung für mehr Produktivität

Die erste Montageanlage von Eclipse übertraf die Erwartungen und ist bis heute im Einsatz. Im Dezember 2019 jedoch stellte der Automobilzulieferer Eclipse eine neue Aufgabe: Auf derselben Anlage sollte es möglich sein, eine zweite Pumpe herzustellen. Die Pumpen für verschiedene Fahrzeugmarken sind jedoch unterschiedlich groß, was eine Herausforderung für die speziell konstruierten Werkstückträger darstellte. Zudem erfolgen einige Montageschritte bei den Pumpentypen in einer unterschiedlichen Reihenfolge. Wollte man den hohen Durchsatz aufrechterhalten, konnte man sich nicht die Stillstände leisten, um alle Pumpen eines Typs aus der Linie zu entfernen und diese dann aufwendig umzurüsten.

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Beckhoff Automation GmbH & Co. KG

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