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
DI Köberl, DI Robé
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
DI Köberl, DI Robé
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
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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