Roboterunterstützte Kabelbaumfertigung

DI Johannes KöberlDI Alexander Robé

Vortragende:

In 24h zum kompletten Kabelbaum

Firma: ELTRONA-RKT, Rottenmann

DI Köberl, DI Robé

Präsentationsübersicht

2ELTRONA-RKT

1. Einführung in das Projekt - Zielsetzung

Roboterunterstützte Kabelbaumfertigung

2. Produktionseinrichtung

3. Fertigungsablauf

4. Entwicklungsstand

5. Kurzfilm zum Entwicklungsstand

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Zielsetzung

3ELTRONA-RKT

Roboterunterstützte Kabelbaumfertigung

• 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

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Produktionsverfahren

4ELTRONA-RKT

Roboterunterstützte Kabelbaumfertigung

benötigte Komponenten zur robotergerechten Kabelbaumfertigung:

ARAlängenoptimierteSchnittliste

Transportwagen

Magazinschienen

Kontaktrolle

Litzenmaterial

Lagerbestückte

Transportwagen

Roboter-zelle

Bündelhalter

Gehäuse Gehäusemodule

generiertes Roboterprogramm

Finalisierenbestückter Kabelbaum

Schlauchmaterial

Kabelbinder

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Einzeladerfertigung

5ELTRONA-RKT

Roboterunterstützte Kabelbaumfertigung

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

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Magazinbestückung

6ELTRONA-RKT

Roboterunterstützte Kabelbaumfertigung

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.

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Fertigungszelle

7ELTRONA-RKT

Roboterunterstützte Kabelbaumfertigung

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)

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Fertigungsablauf

8ELTRONA-RKT

Roboterunterstützte Kabelbaumfertigung

Zusammenarbeit mit dem Kunden bereits beim Kabelbaumdesign

Vorbereitung der Fertigungszelle und Kontrolle

Übernahme des Kabelbaumes in die firmeninterne Datenbank

Ermittlung und Optimierung der Bestückungsreihenfolge

CAD-Layout gemäß Kundenwunsch

Export sämtlicher Daten auf die Simulationssoftware + Test

Fertigung des KabelbaumesÄnderungswünsche

Bereitstellung der für den KB nötigen Komponenten

parallel dazu

Generieren einer längenoptimierten Schnittliste

Fertigung der Einzeladern

notwendige Korrekturen durch Roboterprogrammierer

bei detektierter Kollision

START

*1 h

1-2,5 h

5'

15'

0,5 h

*3,5 h

8-16 h

14,5 - 24 h*variabel mit Losgröße

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CAD-Schnittstelle

9ELTRONA-RKT

Roboterunterstützte Kabelbaumfertigung

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

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Steckreihenfolge

10ELTRONA-RKT

Roboterunterstützte Kabelbaumfertigung

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

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Datenbank

11ELTRONA-RKT

Roboterunterstützte Kabelbaumfertigung

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

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Generierung der Exportfiles

12ELTRONA-RKT

Roboterunterstützte Kabelbaumfertigung

Kabelbaumspezifisches Roboterbewegungsprogramm

Masterfile auf Robotersteuerung

CAD-Exportfile

Vektoren aus Komponenten-

datenbankoptimierte

Steckreihenfolge

Roboterprogramm:

• sämtliche Koordinaten der Bauteile werden im Programmcode hinterlegt

• die Verfahrwege für die einzelnen Kabel werden ermittelt

Schnittliste für Einzeladerfertigung:

• längenoptimierte Schnittliste

• direkte Einspeisung in den Crimpautomaten und die Bestückungsstation

längenoptimierte Schnittliste

CAD-Exportfile

Vektoren aus Komponenten-

datenbank

Kriterien für rüstzeiten-optimierte Kabelfertigung

Wagenbestückungs-kriterien

modelliertes Kabelverhalten

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Simulation

13ELTRONA-RKT

Roboterunterstützte Kabelbaumfertigung

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

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Fertigung

14ELTRONA-RKT

Roboterunterstützte Kabelbaumfertigung

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

Einzeladerfertigung• Litzenherstellung• Magazinbestückung und -kennzeichnung

Lagerung und Transport• Bestückte Magazinschienen; mittels Wagen vom Maschinenpark zur Fertigungszelle transportiert

DI Köberl, DI Robé

15ELTRONA-RKT

Roboterunterstützte Kabelbaumfertigung

• 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

Projektstand