Mit dem Assistenten zum Türausbau

Mit dem Assistenten zum Türausbau

Ein teilautomatisiertes Handhabungssystem zum PKW-Türein- und ausbau unterstützt den Montageprozess

Was passiert, wenn schwäbischer Erfindergeist und badischer Pioniergeist aufeinandertreffen? Es entsteht ein  Handhabungs-Projekt der Spitzenklasse für die Fahrzeugindustrie.

EFS Gesellschaft für Hebe- und Handhabungstechnik mbH, so heißt das eine, bereits erfahrene schwäbische Unternehmen mit Erfindergeist aus Nordheim bei Heilbronn. EFS, ist ein weltweit agierendes Unternehmen  im Bereich der Handhabungstechnik und versteht sich als Technologietreiber für teil- und vollautomatisierte Handhabungsgeräte unter anderem in der  Automobilbranche. Vom schwebenden Transportieren von Bauteilen bis zur teil- und vollautomatisierten Montageanlage bietet die EFS seinen Kunden seit mehr als 20 Jahren stets die innovative schlüsselfertige Lösung vor Ort an. Badischen Pioniergeist hat der  Klemmelemente-Spezialist Zimmer Group aus Rheinau bereits oft  bewiesen: zuletzt demonstrierte das Unternehmen das mit seinem in diesem Projekt eingesetzten Produkt LKE – dem derzeit einzigen auf dem Markt erhältlichen elektrischen Klemmelement für Profilschienenführungen. Aber erst einmal der Reihe nach: Unter den Vorgaben von renommierten deutschen Automobilherstellern wurde von EFS ein bedarfsgerechtes, teilautomatisiertes Handhabungsgerät zum Autotürenein- und ausbau basierend auf einem elektrischen System entwickelt.

Von der Pneumatik zum elektrischen System

Über Jahrzehnte ist die Pneumatik in dieser Handhabungstechnologie vorherrschend. Vor dem Hintergrund einer steigenden Anzahl an Varianten in der Montagelinie und immer wichtiger werdender Nachhaltigkeit, ist der Wunsch der Automobilhersteller neue Wege in Richtung Elektrifizierung/Elektromobilität bzw. Digitalisierung von Prozessabläufen zu gehen. Ebenfalls im Fokus bei dieser Neuentwicklung steht die Nutzung von Ressourcen und vor allem dessen Flexibilität. Durch gestiegene Anforderungen im Hinblick auf sich zukünftig schneller ändernder Produktionsprozesse und neuer Produktserien, die bisher weder vom Umfang noch von der Größe her definierbar sind, wurde ein System geschaffen, das den Systemanforderungen gerecht wird und zukunftssicher ist. „Die Anforderung in den Werken Varianten und Fahrzeuge mit abzubilden, die man bislang noch gar nicht kennt, nimmt zu. Hier gilt es in Richtung Elektrifizierung nachzudenken, wo man durch den gezielten Einsatz von Sensorik die Montageprozesse zurückspielen kann, und so die „Inbetriebnahme-Strategie“ beschleunigen kann. Für uns ist wichtig, dass der Kunde unsere Systeme auch selbst auf sich ändernde Fahrzeugtüren anpassen kann, d.h. einrichten und umsetzen kann,“ unterstreicht  Aaron Geenen, Entwicklungsleiter von EFS, seine Herangehensweise.

Im neuen Handhabungssystem sind - wie bereits anfangs erwähnt - mehrere LKE Klemmeinheiten der Zimmer Group, die auf einer Linearführung aufgebaut sind, verbaut. Ganz im Sinne einer Zukunftslösung überzeugen diese schnellen elektrischen Klemmelemente – im Gegensatz zu einer pneumatischen Lösung - vor allem mit ihrer integrierten Statusabfrage (offen/geschlossen), welche über sicherheitsgerichtete digitale Zustandssignale ausgegeben wird. Die Kinematik erfolgt dabei über eine Exzenterwelle mit mechanischer Selbsthemmung (bistabil). Aufgrund des selbsthemmenden Funktionsprinzips wird im geschlossenen Zustand die volle Haltekraft selbst bei Stromabfall oder im stromlosen Zustand (z.B. bei einer abgeschalteten Anlage) aufrechterhalten und die genaue Position sichergestellt. Durch ihre elektrische Funktionsweise können  diese überall eingesetzt werden wo Strom verfügbar ist und sind somit nicht auf eine zusätzliche Versorgung durch Pneumatik oder Hydraulik angewiesen.

EFS setzt dabei bewusst auf ein teilautomatisiertes System. So ist laut Herrn Geenen eine „fähigkeitsbasierte Aufgabenteilung“ möglich. Der Mensch ist hier durch seine kognitiven Fähigkeiten in vielen Bereichen einem vollautomatisierten, robotergestützten Handhabungsgerät überlegen. Beispielsweise in einem Fügevorgang mit all seinen Toleranzen und Abweichungen oder beim Einsetzen einer, Tür leistet der Mensch eine hocheffiziente Arbeit. Bei taktzeitrelevanten Prozessen mit überlagerten Bewegungsabläufen ist eine Automatisierung jedoch sinnvoll. „Weitere Vorteile im Vergleich zur Vollautomatisierung sind die geringeren Anpassungsprozesse und die verhältnismäßig geringeren Betriebskosten“, so  Geenen weiter.

Flexible Funktionsweise

Das neuentwickelte Türeneinbaugerät ist sehr flexibel und kann sehr einfach - ähnlich wie bei einem Werkstattwagen- von Hand an die Karosserie geschoben werden. Danach fährt man mit dem Gerät an die entsprechende Tür heran. Eine Saugereinheit mit Greifmechanismus hebt die Tür (teilautomatisiert) aus dem Türrahmen heraus. Dabei hält das Klemmelement der Zimmer Group die Tür in sicherer Position und ermöglicht so dem Bediener verschiedene Funktionen am Greifer auszuführen. So können z.B. unterschiedliche Verfahrwege realisiert werden und ermöglicht ein werkerspezifisches Anfahren der Bewegungsabläufe innerhalb der Montage einer PKW-Tür.

Das elektrische Klemmelement nimmt gegenüber dem elektrischen Antrieb im geschlossenen Zustand erhöhte Kräfte  auf und sichert die Position energielos ohne Verschiebung ab. Somit wird der Antrieb entlastet und kann im positionierten Zustand abgeschaltet werden. Daraus entstehen Vorteile bei der Auslegung der Antriebe und der Energiebilanz, schildert Stefan Heiland, Produkt Manager bei der Zimmer Group die Vorteile der Serie LKE in dieser Anwendung.

Der Werker kann über die XY-Schiene bzw. über das Handhabungssystem die Tür zum Fahrzeug transportieren und dort verbauen. Dabei sind alle Freiheitsgrade implementiert und kann somit eine Vielzahl von Varianten abdecken (im Vergleich zu herkömmlichen Handhabungsgeräten). Über ein am Handhabungsgerät befindliches Touchpad (siehe Foto) kann man jeden Schritt einzeln, schnell und einfach auswählen und entsprechend anpassen. z. B. die Auf – und Abnahmeposition sowie weitere Prozessparameter.  

 „Die Flexibilität der Zimmer-Klemmelemente und, dass sie durch ihre integrierte Elektronik ganz einfach über digitale Signale angesteuert werden können, waren für unser neues System von großem Vorteil“, so Geenen. „Ebenso, dass der erreichte Zustand der LKE-Serie dank integrierter Logik, sicherheitsgerichtet an die Steuerung mittels einer einfachen Kommunikationsschnittstelle übermittelt werden“, fügt Geenen hinzu. Das Handlingsystem ist voll anpassungsfähig, d.h. es ist in der Lage sich auf jede Türvariante einzeln einzustellen. Die entsprechenden Werte dafür bekommt es durch die Leitsteuerung mitgeteilt und kann sich so entsprechend  rüsten bzw. einstellen. Weiterer Benefit der teilautomatisierten Anlage ist, dass der Montageprozess selbst durch die Hinterlegung der Parameter in der Steuerung weniger fehler- und störungsanfällig ist und der Mitarbeiter in der Montage mit einer Vielzahl von Varianten entlastet wird. 

Zur Zusammenarbeit mit der Zimmer Group äußert sich Herr Göller (Foto), der kaufmännische Geschäftsführer von EFS, überaus positiv. „EFS ist seit langem Kunde bei Zimmer und setzt diese Komponenten schon seit Jahrzehnten ein. Wir legen Wert auf namhafte Hersteller, einwandfreie Komponenten, Verfügbarkeit und Nachhaltigkeit und deshalb fühlen wir uns bei Zimmer auch gut aufgehoben“.  So ist davon auszugehen, dass auch in Zukunft die Kooperation der schwäbischen Erfinder und der badischen Pioniere zu weiteren Projekten führen wird.

Durch die elektrische Ausführung ist die Serie LKE neben einem Einsatz in der Automobilindustrie besonders für den Einsatz in sensiblen Bereichen wie der Elektronikfertigung, dem Medizin- sowie dem Pharma- und Healthcare-Bereich geeignet. Denn im Gegensatz zu seinem pneumatischen Pendant gibt es keine Verunreinigungen bzw. Schmutzpartikel, die vom elektrischen Klemmelement in die Anlage eindringen kann.

Die Zimmer Group ist mit über viertausend Produkten und mehr als zwanzig Jahren Entwicklungs- und Markterfahrung Weltmarktführer in der Lineartechnik bzw. im Bereich Klemmen und Bremsen auf Profil- und Rundwellenführungen. Diese können sehr einfach im Katalog oder über den firmeneigenen Online-Konfigurator unter
https://www.zimmer-group.de/de/mainmenu/service/klemmelemente-auswahlhilfe komfortabel berechnet und ausgewählt werden.