In der industriellen Produktion und Montage findet sich eine Vielzahl von toleranzbehafteten Prozessen, die Anwender auch bei einer manuellen Umsetzung vor große Herausforderungen stellen. Dazu gehören etwa die Montage von Baugruppen mit aufeinander aufbauenden Toleranzen, das Handling von biegeschlaffen Teilen oder End-Of-Line-Tests von kompletten Baugruppen.
Was zeichnet stark toleranzbehaftete Prozesse aus?
Produktionsprozesse in den genannten Bereichen weisen Toleranzen meist in mehreren Dimensionen auf, so dass der Einsatz einfacher Messverfahren oder mechanischer Lösungen nicht ausreicht, um sie zuverlässig zu automatisieren. Häufig stehen keine Anbieter am Markt zur Verfügung, die sich mit der Entwicklung von Sonderlösungen mit aufwendigeren Messverfahren auskennen. Als Konsequenz werden trotz sinnvollem ROI Automatisierungspotentiale liegen gelassen.
An dieser Stelle können smarte Softwarelösungen, wie sie ArtiMinds anbietet, ihre Vorteile ausspielen. Denn dann sind weder mehrdimensionale Toleranzen ein Problem, noch fehlendes Expertenwissen. Stattdessen führen zwei Schritte zum Erfolg:
- Der erste Schritt ist die unkomplizierte Feststellung der relevanten Toleranzen. Für die Messung der Toleranzen kommen mit den ArtiMinds-Tools viele verschiedene Sensorikverfahren in Frage.
- Im zweiten Schritt sorgt die Daten-getriebene Verbesserung der Automatisierungsanlage für mehr Leistung, indem vermessene Toleranzen wiederverwendet werden.
Fallbeispiel 1: Stecker-Montage
EBM-Papst setzt seit Mitte letzten Jahres drei Robotiklösungen mit ArtiMinds-Software für die Produktion von Gebläselüftern im Werk in Landshut ein. Die Montageroboter stecken Leiterplatinen auf ein schwimmend gelagertes Gehäuse. Die prozesssichere und taktzeitkonforme Durchführung des stark toleranzbehafteten Prozesses erfolgt unter Verwendung der ArtiMinds-Features für den Toleranzausgleich mittels Kraft/Momenten-Sensorik. Bei der Inbetriebnahme konnten mit der automatischen Prozessdatenerfassung und -analyse die Ergebnisse des Toleranzausgleichs einzelnen Werkstückträgern zugeordnet und gezielt verbessert werden, wovon auch weitere Prozessschritte in der Anlage profitieren.
Nach der Montage führen zwei Roboter einen End-Of-Line-Test durch, bei dem mehrere Stecker automatisch auf der montierten, schwimmend gelagerten Platine kontaktiert werden. Der Toleranzausgleich erfolgt dabei ebenfalls mit ArtiMinds-Tools, was die Prozesssicherheit erhöht. Aufgrund der frei konfigurierbaren Steckerposition auf der Leiterplatine müssen die Roboter neben unterschiedlichen Bauteilvarianten auch bis zu 360 Winkelstellungen des Steckers abdecken. Die Taktzeitanforderungen werden erfüllt, indem EBM-Papst die Softwarefunktion TPO (Teach-Punkt-Optimierung) einsetzt. Sie berechnet anhand des zuvor durchgeführten Toleranzausgleichs pro Variante und pro Winkelstellung einen passenden Anfahrpunkt und stellt diesen über eine SPS dem Roboter zur Verfügung. Somit passt sich der Prozess nach wenigen Durchläufen automatisch den Toleranzen der jeweiligen Variante und Winkelstellung an. Über die Produktionsdauer hinweg können somit auch Toleranzen von weiteren Chargen in die Datenbank integriert werden. Dieser Lerneffekt führt zu einer robusten Produktion und verhindert ein aufwändiges Nach-teachen bei veränderten Bedingungen.
Fallbeispiel 2: Kabel-Handling
Ein anschauliches Beispiel für die Herausforderungen von biegeschlaffen Teilen ist das automatische Abgreifen von Kabeln. Mit der Bausteinbibliothek von ArtiMinds kann die Bestimmung des Griffpunkts und die Ausrichtung des Greifers relativ zum Kabel anhand eines Scans des Kabelendes schnell und prozesssicher umgesetzt werden. Auf diese Weise lässt sich ein breites Spektrum an Zuführungsarten realisieren. Wie sich das umsetzen lässt zeigt ArtiMinds mit einer Messedemo auf der Automatica. Um solche Anwendungen möglichst einfach umzusetzen, erlaubt die Software die einfache Verwendung von Standardsensoren im Roboterprogramm, z.B. 2D- und 3D-Kameras aber auch Profil-Laserscanner, um Toleranzen automatisch zu bestimmen und auszugleichen.