Body Control Systems, Radolfzell, kurz BCS, ein Unternehmen des weltweit tätigen Automobilzulieferers TRW, Livonia, USA, stellt acht Millionen Bremslichtschalter jährlich für die Volkswagen Gruppe her. Als globales Unternehmen mit mehr als 4.000 Mitarbeitern in zwölf Ländern beliefert BCS alle wichtigen Hersteller von Fahrzeug-Erstausrüstung weltweit und verfügt damit über das Know-how und die Strukturen für solch hohe Stückzahlen.

Wie anspruchsvoll diese Aufgabenstellung dennoch ist, zeigte sich während der Konzeption der Anlage, mit der der Hersteller für Automatisierungstechnik M.A.i aus Kronach beauftragt wurde. Geschäftsführer Arthur Schwab erzählt: „Wir mussten eine Gesamtverfügbarkeit von 95 Prozent garantieren. Das heißt, die Verfügbarkeit jeder einzelnen Schlüsselkomponente wie Spritzgießmaschine, Roboter oder Stanzeinheit muss bei über 98 Prozent liegen. Damit war klar, dass nur die besten Maschinen zum Einsatz kommen konnten. Noch mehr Kopfzerbrechen bescherte uns aber die sehr niedrig bemessene Gesamtzykluszeit.“

Viel Arbeit, wenig Zeit

Die Anlage ist in der Fertigung von BCS am Standort Radolfzell in Betrieb. Die hydraulische Spritzgießmaschine Systec 130 aus dem Hause Sumitomo (SHI) Demag, Schwaig, bildet das Herzstück. In einem Achtfach-Werkzeug umspritzt sie pro Bremslichtschalter vier Kontaktpins. Die serienmäßige Linearführung der beweglichen Werkzeugplatte ermöglicht eine präzise Schließbewegung und reduziert damit den Werkzeugverschleiß – ein wesentlicher Aspekt in der Großserienproduktion.

Die sogenannte Werkzeug-Offenzeit, in der sämtliche Einlege- und Entnahmevorgänge zu erledigen sind, beträgt 5,7 s. Ein knappes Zeitfenster, wie sich beim Betrachten des kompletten Fertigungsablaufs zeigt, der mit der Zuführung zweier unterschiedlich großer Kontakte über zwei Stanzlinien beginnt: Ein Stäubli Scara-Roboter des Typs TS60 holt abwechselnd vier kurze und vier lange Kontakte von der Übergabestation an der entsprechenden Stanzlinie ab und übergibt sie an eine Zwischenablage. „Diese Aufgabe fordert den Scara bis an die Grenze. Zumal die Handhabungsvorgänge hohe Anforderungen an die Präzision stellen“, erläutert Schwab. Acht Fahrten sind nötig, um die Zwischenablage mit den 32 Kontakten zu bestücken.

Fingerspitzengefühl

Diese Zwischenablage liegt im Arbeitsbereich des Stäubli Sechsachs-Roboters RX160. Dieser holt die 32 Kontaktpins ab und startet den Spritzgießvorgang, der das Be- und Entladen des Spritzgießwerkzeuges innerhalb der Werkzeugoffenzeit von 5,7 s beinhaltet. Um diese Taktzeit prozesssicher zu erreichen, muss der Roboter ein komplexes Anforderungsprofil erfüllen. Worauf es dabei ankommt, bringt Jochen Ley, Moulding-Fachmann bei BCS, auf den Punkt: „Der Roboter muss schnell und präzise sein. Bei den Einlegeprozessen arbeiten wir mit Toleranzen von wenigen Hundertstel Millimetern. Der Roboter erledigt diese Aufgabe, wozu auch die eingesetzte Greifertechnik beiträgt.“ Ein Blick auf den Roboterarm verdeutlicht, wovon Ley spricht. Daran befindet sich ein kombiniertes Einlege-­Entnahme-Greifsystem von M.A.i. ­Mehrere Sensoren überwachen jeden ­Einzelgreifer des Systems, um ein pro­zessicheres Be- und Entladen sicherzustellen.

Die Hauptaufgabe des Roboters ist das Bestücken des Spritzgieß-Werkzeuges in einem Einlegehub mit den 32 Kontaktpins pro Zyklus. Durch die Indexierung sowie der schwimmenden Lagerung zentriert sich der Roboter exakt zu dem Werkzeug. Dadurch legt er die Teile schnell und wiederholgenau hinein. Darüber hinaus verfügt der Roboter über eine innenliegende Verkabelung und einen schlanken Arm. Deshalb greift er in die Spritzgießmaschine, ohne dass sich außenliegende Kabel an der Maschine verhaken können.

Nach der Entnahme legt der Sechsachs-Roboter die fertigen Spritzgussteile in einem Werkstückträger ab. Hier übernimmt ein Linearsystem die Bremslichtschalter und übergibt sie den anschließenden Arbeitsstationen für die vorgeschriebenen Qualitätsprüfungen, darunter eine Durchgangsprüfung sowie eine Längenmessung der Kontaktpins an den Bremslichtschaltern. Danach verlassen die geprüften Teile über Kleinladungsträger die Anlage, die im Drei-Schicht-Betrieb rund um die Uhr arbeitet. „Pro Schicht produziert die Fertigungszelle über 10.000 Stück. Mit zwei bis drei fehlerhaften Teilen je 10.000 Einheiten liegen wir nahe an der Null-Fehler-Produktion. Etwas anderes könnten wir uns bei einer Großserienproduktion von acht Millionen Schaltern jährlich auch nicht erlauben“, resümiert Jochen Ley.

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Über den Autor

Ralf Högel ist Mitarbeiter bei Industrie-Kommu- ni­kation Högel in Bernried. info@x-impulse.de