Anspruchsvolle Handhabungs- und Montageprozesse von Kleinstbauteilen bestimmen bei Bosch Bamberg die Herstellung von Common-Rail-Injektoren, -Düsen und -Sensoren für die jüngsten Generationen von Einspritzsystemen für Dieselmotoren. Zu den Kernprozessen der Fertigung in Bamberg gehören auch die Produktion und Montage von Sensormodulen in sehr kurzer Taktzeit. Die Montage dieser Module ist ein komplexer Prozess, der höchste Anforderungen an die Automation stellt.
Bereits der erste Blick auf den Rundschalttisch, auf dessen Stationen die eigentliche Montage samt Qualitätssicherung stattfindet, verdeutlicht die Komplexität dieser Zelle. Auf engstem Raum sind hier fünf Stäubli Roboter und 18 Bildverarbeitungssysteme installiert. Die Bestückung der Montagenester des Rundschalttisches mit den entsprechenden Bauteilen übernehmen Stäubli TX2 Sechsachsroboter, die hier nicht nur präzise, sondern auch sehr dynamisch zu Werke gehen müssen, um die vorgegebenen Taktzeiten halten zu können. Die Bereitstellung der Teile erfolgt über automatische Zuführungen. Kameras übermitteln die exakten Greifpositionen an die Roboter. Auch das präzise Ablegen der winzigen Bauteile in den Nestern des Rundschaltisches erfolgt kameraüberwacht.
Vom Roboter geforderte Präzision liegt unter 10 µm
Alle Montageschritte stellen aufgrund der miniaturisierten Bauteile hohe Ansprüche an die Automation, doch die letzte Station am Rundschalttisch verlangte nach einer ganz besonderen Lösung. Bei jedem Montagevorgang werden zentrale Messgrößen wie die PIN-Abstände, die Gehäusemitte und auch die Position des Montagenestes exakt vermessen. Und nicht nur das: Im Gehäuse befindet sich auch eine aufgrund ihrer Vorspannung asymmetrisch geformte Tonnenfeder mit einer Gesamtbaugröße von 1,8 x 1,8 mm, die als Kontaktierung des Sensorblocks dient. Die Pins müssen auch durch diese Feder geführt werden. Die dabei vom Roboter geforderte Präzision liegt unter 10 µm.
Damit hätte sich diese Applikation für die Robotik eigentlich erledigt, denn dieser Wert wird von keinem Serienroboter erreicht, noch nicht einmal vom hochpräzisen TX2-40, dem Stäubli eine Wiederholgenauigkeit von +- 20 µm attestiert. Stäubli und Bosch gelingt es jedoch gemeinsam das nahezu Unmögliche möglich zu machen.
Über das Unternehmen
Stäubli Robotics ist ein weltweit führendes Unternehmen im Bereich der Industrieautomation, das für die Leistungsfähigkeit und Zuverlässigkeit seiner Technologie, aber auch seines Service und Supports bekannt ist. Im Rahmen seines Komplettprogramms für die digital vernetzte Produktion bietet Stäubli ein breites Spektrum an Vier- und Sechsachsroboterarmen, darunter Speziallösungen für sensible Einsatzbereiche, autonome mobile Roboter, fahrerlose Transportsysteme (FTS) sowie Cobots für die Mensch-Roboter-Kollaboration.
Speziell angepasstes Wartungskonzept
Vier entscheidende Aspekte sind hier zu erwähnen: ein hochpräziser Roboter als Basis, ein individuelles Feintuning dieses Roboters, eine kamerageführte Positionierung sowie ein ungewöhnliches Servicekonzept.
Die ungewöhnlich hohe Präzision hat auch zur Folge, dass normale Servicekonzepte hier nicht greifen. Nach einem exakt festgelegten Wartungsintervall werden demnach die beiden Roboter im Wechsel getauscht. Das schafft die Voraussetzung für eine unterbrechungsfreie und prozesssichere Qualitätsproduktion.
Stefan Wohlfart: „Mit dieser Montageanlage haben Bosch und Stäubli Neuland beschritten und bewiesen, wie sich in gemeinschaftlicher Zusammenarbeit Grenzen des technisch Machbaren verschieben lassen. Das Resultat dieser Zusammenarbeit: Auch unter den extremen Präzisions-Anforderungen läuft die Anlage stabil und hochproduktiv mit extrem geringer Fehlerrate.“