Referenzbericht. Kolben-Vormontage Manufaktur. Plan B Automatisierung GmbH Ermlandstraße 51, Bremen

Transkript

1 Kolben-Vormontage Manufaktur 1

2 Kundenanfrage Auf einer bestehenden BMW Motor-Montagelinie im Werk München ( Manufaktur) werden verschiedene Typen von V12- Motoren montiert. Zusätzlich soll ein Sechs-Zylinder-Dieselmotor integriert werden. Im Zuge dieser Typenerweiterung soll die vorhandene Kolben-Pleuel-Vormontage durch eine teilautomatisierte Anlage ersetzt werden. In der Anlage werden folgende Schritte ausgeführt: Auflegen der Pleuel (manuell) Kontrolle des Pleueltyps (automatisch) Lösen und Spreizen der vorgecrackten Pleuel (automatisch) Beölung des kleinen Pleuelauges (automatisch) Montage der Lagerschalen in Pleuelstange (manuell) Montage der Lagerschalen in Pleuellagerdeckel (manuell) Montage der Kolben (manuell) Kontrolle der montierten Lagerschale in der Pleuelstange (automatisch) Montage und Kontrolle des Kolben-Bolzen-Sicherungsrings (automatisch) Abnehmen der vormontierten Kolben/Pleuel (manuell) Das Handling der Einzelteile bzw. der vormontierten Kolben erfolgt manuell durch den Anlagenbediener. Die Anstellung der Kolben, der Pleuellagerschalen und der Pleuel erfolgt BMW-seitig. Die vormontierten Kolben/Pleuel werden über Engine- Sets an die Motormontage geliefert. 2

3 Konzept und Realisierung Das Anlagenkonzept beruht auf einem einfachen Paletten- Umlaufsystem, das mit drei Doppel-Werkstückträgern (WT) betrieben wird. Vorteil dieser Lösung ist ein optimaler Prozessfluss sowohl für Sechs- als auch für Zwölfzylinder-Motoren. Die Anlage ist insgesamt in vier Positionen, in zwei Automatikstationen und zwei Handarbeitsplätze untergliedert. Im Bereich der Automatikstationen ist sie komplett eingehaust, um das Bedienpersonal vor jeglichen gefahrbringenden Bewegungen geschützt. Die Bedienung an den Handarbeitsplätzen kann in Sequenzen zu je drei Werkstückträgern ohne Wartezeit für den Werker vorgenommen werden. Entsprechend ist er nicht ortsgebunden und kann während der Automatiktakte weitere Aufgaben übernehmen. Automatikstation Flexibilität der Anlage Die Anlage ist als Stand-Alone-Anlage ausgeführt. Durch ihren kompakten Aufbau kann sie mit sehr geringem Aufwand (z.b. Gabelstapler) versetzt werden. Alle mechanischen Einheiten sind am Maschinengrundgestell angebunden. Der Schaltschrank kann über Steckverbindungen getrennt werden. 3

4 Position 1: Auflegen der Pleuel auf WT und Abnehmen der vormontierten Pleuel-Kolben-Baugruppe erfolgt manuell durch den Anlagenbediener. Die Bauteilabfrage ist durch die von oben schräg wahrnehmenden Lichtsensoren realisiert. Freigabetaster Lichtsensoren 4

5 Position 2: Die Pleuel werden durch Kamerakontrolle auf Typ-, Längen- und Gewichtsklassifizierung überprüft. Die beiden Pleuelschrauben werden durch zwei Einbauschrauber, die pneumatisch über eine Linearführung zugestellt werden, in einem Takt gelöst. Da die Pleuel schon vorgecrackt sind, wird hier durch eine Spreizeinheit die Pleuelstange vom Pleueldeckel getrennt. Dabei entstehender Staub wird synchron abgesaugt. Anschließend erfolgt die Beölung des kleinen Pleuelauges. Aufgrund der hohen Sauberkeitsanforderungen haben wir ein Schmiersystem eingesetzt, welches gezielt über das sog. Minimalschmier-Prinzip das kleine Pleuelauge über die SPS-Steuerung besprüht. Die Ölverschleppung ist dadurch minimiert. Kamerakontrolle Beöleinheit Sprühventil Spreizeinheit 5

6 Position 3: Nachdem der WT diesen Handarbeitsplatz erreicht hat, werden vom Werker folgende Arbeitsschritte ausgeführt: Lagerschalen auf die Formauflagen, die fest auf dem WT integriert sind, auflegen Gelöste Pleueldeckel inkl. Schrauben auf die Lagerschalen aufdrücken Vorkonfektionierte Kolben auf Pleuel aufsetzen Lagerschalen in die Pleuelstangen eindrücken Insbesondere der letztere Schritt ist sehr wichtig, da der Pleuel an den Fixierstiften anliegen muss, um in der folgenden Station keine Störung auszulösen. Die Vertaktung des Werkstückträgers zur nächsten Bearbeitung erfolgt über die durch den Werker betätigte Freigabetaste. 6

7 Position 4: Bevor der Werkstückträger zur Montageeinheit und dann später zur Prüfeinheit verfährt, erfolgt hier am Vorstopper die Lagerschalenkontrolle. Optisch werden die Spaltmaße im Nut-Bereich der Pleuelstange überprüft. Aufgrund der vielen Stopp-Positionen und für eine mögliche Erweiterung um mindestens einen Motorentyp haben wir uns für den Einsatz einer NC-Achse entschieden. Nachdem der WT an der NC-Achse an die jeweilige Montageeinheit zugestellt wird, erfolgt eine vollautomatische Montage des Sicherungsringes im Kolben. So wird der Kolbenbolzen gegen eine axiale Verschiebung gesichert. Ferner wird der Werkstückträger zur Prüfeinheit vertaktet, um die Sicherungsringe zu überprüfen: der Innendurchmesser des Ringes wird im verbauten Zustand gemessen und mit dem Soll-Wert verglichen. Bei Überschreitung der Toleranzen erscheint eine visuelle Meldung auf dem Bedienpaneel des Werkers. Bei der anschließenden Übergabe des WT an das Transportsystem dockt sich ein auf dem Schlitten der NC-Achse integrierter Mitnehmer durch einen Pin an den Übergabe-/Übernahmestellen an- bzw. ab. 7

8 Werkstückträger (WT) Der Werkstückträger unterlag hohen konstruktiven Anforderungen, da vier verschiedene Pleueltypen darauf bearbeitet werden. Dazu wurden Wendeplatten integriert, die sich vom Werker leicht auf einen bestimmten Pleueltyp verstellen lassen. Durch gefederte Klemmstücke und Fixierstifte sind die Pleuel positionssicher. Um die Lagerschalen in die Pleueldeckel montieren zu können, sind auf dem Werkstückträger Lagerschalen-Aufnahmen angebracht. Werkstückträger Der gesamte Bearbeitungsprozess wird durch in die WT integrierte Transponder kontrolliert. Einbindung der Mitarbeiter Die hier arbeitenden Mitarbeiter müssen über hohe Qualifikationen und Kenntnisse bezüglich des Bauteils und des Prozesses verfügen. Nicht alle Prozesse lassen sich beispielsweise gegen Fehlbedienung absichern. Die gesteigerte Verantwortung erhöht aber wesentlich die Motivation und das Engagement des Werkers. Anforderungen an den Betreiber sind: Erstellung von Arbeitsanweisungen und -informationen Schulung der Mitarbeiter in Bauteil, Prozess und Anlage Schaffung eines Umfeldes für ein ruhiges und konzentriertes Arbeiten 8