Roboter Automatisierung für die Montage von Einpresselementen

Schritt 1: Automatische Beladung

In der Beladeposition der Setzeinheit (Zustellstab) befindet sich ein Sensor, der feststellt, ob sich ein Verbindungselement in der Aufnahme befindet. In der Grundstellung prüft die Setzeinheit, ob ein Beladevorgang ausgelöst werden muss.

Falls sich bereits ein Einpresselement in der Beladeposition befindet, meldet die Setzeinheit „setzbereit“ und wartet auf die Anforderung des Setzvorgangs. Ansonsten wird über die Vereinzelung ein Verbindungselement in die Beladeposition befördert.

Schritt 2: Zustellung des Einpresselements in das Bauteil

Nachdem der Roboter das Bauteil auf die Matrize aufgelegt hat, gibt die übergeordnete Steuerung eine Freigabe zum Verpressen. Nach dem Starten des Setzvorgangs wird der Zustellzylinder und das Zwischenstück in Arbeitsstellung gefahren.

Nachdem das Wegmesssystem ausgelöst und zur Ruhe gekommen ist, wird geprüft, ob der Messwert innerhalb eines parametrierten Toleranzbereichs liegt. Dann wird der Verpressvorgang gestartet. 

Bei nicht geeigneter Materialstärke gibt die Setzeinheit eine Fehlermeldung aus, verpresst nicht und kehrt in die Grundstellung zurück.

Schritt 3: Prozessüberwachter Setzvorgang

Nach erfolgreichem Vortest des Wegmesssystems wird der Setzvorgang eingeleitet und ein Krafthub durchgeführt.

Stellt das Wegmesssystem keine Verformung mehr fest, wird die Verpressung beendet und die Presse kehrt in die Ausgangsposition zurück. Das Ergebnis der Kraft-Weg-Auswertung wird ausgegeben. Nach Beenden des Setzvorgangs wird die Einpresseinheit wieder in Grundstellung gefahren. Eine Abschlussmeldung wird an den Roboter gesendet.

Dank des modularen Aufbaus der C-Bügel-Presse sind Rachentiefen von 250 mm bis 750 mm und verschiedene Öffnungsweiten von 150 mm bis 250 mm möglich – angepasst an individuelle Bauteile bei optimalen Taktzeiten. Eine kleinere Öffnungsweite (Zustellhub) beeinflusst die Taktzeit positiv. Die Rachentiefe gewährleistet die Bearbeitung von großen, weit auskragenden Bauteilen.

Der Sockel unterhalb des C-Rahmens beinhaltet die elektrischen und pneumatischen Steuerelemente und schützt diese vor äußeren Einflüssen.

Vereinzelung (2)

Über die Vereinzelung der Setzeinheit wird das Einpresselement in die Beladeposition befördert. Je nach Typ des Verbindungselements werden verschiedene Vereinzelungsvarianten verwendet:

Schiebervereinzelung für Einpressmuttern/Stanzmuttern – Ein Schieber vereinzelt am Ende der Staustrecke eine Einpressmutter und schiebt diese in die Mutteraufnahme.

XZ-Vereinzelung für Nietmuttern – Die Mutter wird am Ende der Staustrecke über zwei Zylinder in die Mutteraufnahme der Zustellstange gehoben.

Schwenkgreifer für Einpressbolzen/Nietbolzen - Ein Schwenkgreifer wird unter die Zustellstange geschwenkt und der Bolzen per Ausblasdüse in die Aufnahme der Zustellstange geblasen.

Es besteht die Möglichkeit durch eine optionale Vorvereinzelung zusätzliche Bolzen auf Stau zu fördern und dadurch die Taktzeit bedeutend zu verringern. Dieser Staubereich wird von zwei Sensoren überwacht. Durch die Möglichkeit dieser zusätzlichen Magazinierung in der Setzeinheit haben die Länge des Schussschlauchs und die damit verbundene Schusszeit keinen Einfluss auf die Taktzeit.

Zustellstab (1)

Der Zustellstab dient zur Kraftübertragung zwischen Setzzylinder und Bauteil. Über die Aufnahme am Zustellstab wird das Funktionselement in das Bauteil zugestellt und verpresst.

Matrize (3)

Das zu bearbeitende Bauteil wird vom Roboter an der Matrize des C-Bügels positioniert. Die Matrizeneinheit ist entweder in fester oder schwimmender Ausführung verbaut.

Aktiver Toleranzausgleich - Die schwimmende Matrize bei Muttern ermöglicht einen aktiven Toleranzausgleich (patentiert). Bei Bolzen erfolgt der Ausgleich durch den schwimmend geschalteten Robotergreifer.

Zustelleinheit mit Wegmesssystem (4)

Das Wegmesssystem misst den Weg, den der Zustellstab beim Einpressvorgang zurücklegt. Die Qualität der Verpressung wird über den Einpressdruck und den Weg des Zustellstabs ermittelt. Das Wegmesssystem löst den Krafthub nur dann aus, wenn die Zustellung innerhalb der definierten Wegtoleranz erfolgt. Um ein hartes Auftreffen des Verbindungselements auf das Bauteil zu vermeiden, ist eine Drossel eingebaut, die den Zustellzylinder kurz vor dem Auftreffen abbremst. Der Zeitpunkt des Abdrosselns wird durch einen Sensor bestimmt.

Zwischenstück (5)

Die Einpressanlage nutzt ein patentiertes Verfahren zur Kraftübertragung auf den Zustellstab - Nachdem der Zustellstab das Verbindungselement in das Bauteil zugestellt hat, wird ein mechanisches Zwischenstück zwischen den Hydraulikzylinder und Zustellstab gefahren. Erst bei eingefahrenem Zwischenstück kann durch den Setzzylinder Kraft auf das Verbindungselement übertragen werden. Das Zwischenstück kann erst bei komplett ausgefahrenem Zustellstab eingefahren werden. Somit bleibt nur ein schmaler Spalt zwischen Verbindungselement und Bauteil, bevor Presskraft ausgeübt werden kann. Dadurch kann ein Bediener keine Gliedmaßen in die Presse bringen - das System ist dadurch besonders sicher.

Druckverstärker (6)

Der Druckverstärker erzeugt den erforderlichen Hydraulikdruck. Dafür wird pneumatischer Druck in hydraulischen Druck umgewandelt. Je höher der pneumatische Druck, desto höher ist der hydraulische Druck. Der Druckverstärker wird in einen pneumatischen und einen hydraulischen Zylinder unterteilt.

Hydraulikzylinder (7)

Der Hydraulikzylinder/Setzzylinder erzeugt die Kraft, die erforderlich ist, um das Verbindungselement mit dem Bauteil zu verpressen. Der Zylinder wird mit hydraulischem Druck in seine Arbeitsstellung gefahren und mit pneumatischem Druck wieder zurück in die Grundstellung gebracht.

Der Roboterarbeitsplatz ist für den Einbau in eine übergeordnete Anlage bestimmt. Die Zuführung der Einpresselemente erfolgt über ein Zuführsystem. Über einen Schussschlauch werden die Verbindungselemente in die Setzeinheit transportiert. Die effektive Länge des Schussschlauchs vom Zuführsystem zur Einpressvorrichtung beträgt 5 Meter. Sonderlängen sind möglich.

Über einen Druckluftanschluss werden die pneumatischen Ventile der Setzeinheit mit Druckluft versorgt. Die Signalverbindung zwischen der Einpresseinheit und dem Zuführsystem sowie der Stromversorgung erfolgt über den Steuerungsanschluss.

1. Steuerung und Spannungsversorgung – Vom Zuführsystem zur Setzeinheit 
2. Steuerung und Spannungsversorgung – Von der übergeordneten Anlage zum Zuführsystem 

3. Pneumatikversorgung / Druckluft 
4. Schussschlauch vom Zuführsystem zur Setzeinheit

A240-BI Roboter-Montagesystem für Blindnietmuttern, Blindnietbolzen

Der Setzvorgang erfolgt analog zu A230-BI Roboterwerkzeug, mit dem Unterschied, dass der Roboter das zu bearbeitende Blech zur Setzeinheit bewegt und nicht die Setzeinheit zum Bauteil.

Variante mit Arbeitsrichtung von unten nach oben (2)

Die elektrischen und pneumatischen Komponenten, sowie der Druckübersetzer sind in einem Grundgestell untergebracht, an dem auch die Montagevorrichtung befestigt ist. Ansonsten entspricht der Aufbau dem A230-BI.

Variante mit Arbeitsrichtung von oben nach unten (3)

Dies ist eine Variante zur Montage von oben an einem Galgen nach kundenspezifischen Abmessungen. Der Aufbau entspricht dem A230-BI.

A240-CU Roboter-Montagesystem für Schnappmuttern / Clips (4)

Diese Montagevorrichtung dient zum seitlichen Aufschieben von Schnappmuttern auf Bauteile. Die Schnappmutter wird über einen Schussschlauch zugeschossen und in Aufschiebeposition gebracht. Der Roboter bringt das Bauteil in Position. Der Aufschiebezylinder schiebt die Schnappmutter seitlich auf das Bauteil. Ein optionaler Zustellzylinder stellt eine zusätzliche Führung dar, um das Verbindungselement punktgenau auf dem Bauteil zu setzen. Der Aufschiebezylinder fährt zurück und eine neue Schnappmutter wird geladen.

A240-NMS Roboter-Montagesystem für die Mutter-Scheiben-Kombination (5)

Die Mutter-Scheiben-Kombination ist eine hochfeste strukturelle Verbindung bei einseitig zugänglichen Fügepositionen wie z.B. in geschlossenen Profilen. Diese Einpressanlage dient zum Setzen von Einpressmuttern/Nietmuttern in Kombination mit zusätzlichen Unterlegscheiben in einem einzigen Schritt. Die Scheibe wird durch einen Übergabemechanismus mit Greifer in die Matrize eingelegt. Ein Roboter legt das Bauteil auf die eingelegte Scheibe auf. Der Zustellstab stellt die Mutter zu und führt einen Krafthub aus, der die Einpressmutter und Scheibe mit dem Bauteil verbindet.