Robotergestützte Röntgenprüfung von Kfz-Türschlössern mit Nullfehlerprinzip

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Robotergestützte Röntgenprüfung von Kfz-Türschlössern mit Nullfehlerprinzip

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In seinem größten Werk in Prelouc / Tschechien fertigt Kiekert, der Weltmarktführer bei Kfz-Seitentürschlössern, rund 180.000 Schlösser pro Tag. Zu den zahlreichen automatisierten Montage- und Testaufgaben gehört die 100-Prozent-Prüfung von Lötstellen. Ein hochpräziser Stäubli-Roboter übernimmt die Handhabung der Prüflinge in der kompakten Röntgen-Prüfzelle.
Röntgenprüfung

Röntgenprüfung: Die Dimensionen, in denen das Kiekert-Werk Prelouc/ Tschechien Kfz-Türschlösser produziert, sind beeindruckend. Pro Tag fertigen die rund 2.400 Mitarbeiter auf 60 Produktionslinien rund 180.000 Seitentürschlösser und verbauen dabei – wiederum pro Tag – etwa 10 Millionen Komponenten. Damit ist Prelouc das größte Werk im Kiekert-Produktionsverbund – und Kiekert selbst der weltgrößte Hersteller von Kfz-Schließsystemen. Jedes dritte Auto, das weltweit gefertigt wird, ist mit Kiekert-Schlössern unterwegs.

Röntgenprüfung für eine einwandfreie Funktion

Zu den Markttrends bei diesen Schließsystemen gehört die Integration von Komfortfunktionen. Ein Beispiel ist die von Kiekert entwickelte Zuziehhilfe oder „Soft-Close“-Automatik. Sie zieht die Autotür auf den letzten Millimetern aktiv ins Schloss. Ein Elektromotor übernimmt diese Aufgabe – nahezu lautlos und ohne Kraftaufwand für die Passagiere.

Mehrere deutsche Premium-Hersteller bieten diese Zuziehhilfe als Option an. Wie bei allen Kfz-Schlössern gilt hier das Nullfehlerprinzip: Die von Kiekert direkt ans Band der Autohersteller gelieferten einbaufertigen Module müssen einwandfrei funktionieren. Deshalb haben sich die Produktionstechniker in Prelouc – übrigens aus eigenem Antrieb, nicht auf Anforderung des Kunden – nach einer Möglichkeit umgeschaut, die Lötstellen im Kunststoffgehäuse einer 100-Prozent-Prüfung zu unterziehen.

Eigener Maschinenbau – eigene Kompetenz

Solche Aufgaben löst Kiekert in-house, und das mit hoher Kompetenz. Werksleiter Petr Kuchyna: „Wir haben einen eigenen Maschinenbau mit rund 80 Mitarbeitern, der unsere Montageanlagen projektiert, konstruiert, baut und in Betrieb nimmt. Anfangs haben wir das nur für die Produktionslinien hier in Prelouc getan, inzwischen arbeiten wir auch für andere Kiekert-Standorte weltweit.“

Im ersten Schritt suchten die Verantwortlichen ein geeignetes Verfahren zur Prüfung von nicht sichtbaren Lötstellen. Vit Karger, Leiter Produktionstechnik: „Wir haben alle denkbaren Testverfahren auf ihre Vor- und Nachteile hin geprüft – vom Laserscanner über 2D- und 3D-Kameras bis zu Ultraschall und Mikroskopie. Am besten hat die Röntgenprüfung mit begleitender Kamera abgeschnitten. Voraussetzung war aber, dass der Prüfling im Röntgengerät gedreht werden muss, damit die Lötverbindungen von mehreren Seiten untersucht werden können.“

In-line-Röntgenprüfung von Lötverbindungen

Als Lieferant für die Röntgenzelle wurde ein tschechisches Unternehmen ausgewählt, das innovative industrielle Prüfsysteme entwickelt und fertigt. Die gesamte Prüfzelle wiederum entspricht den von Kiekert definierten Standards für Montagelinien, und die Handhabung erfolgt über einen kompakten Stäubli-Sechsachs-Roboter vom Typ TX60.

Röntgenprüfung
In der kompakten Zelle sind der Roboter, eine Kamera und das Röntgengerät untergebracht. Bild: Stäubli Tec-Systems GmbH Robotics

Der kamerageführte Sechsachser entnimmt ein Softclose-Gehäuse mit verlöteten Leitungen aus einem Werkstückträger, der jeweils einen Fahrzeug-Satz von vier soeben verlöteten Prüflingen transportiert. Er führt das Gehäuse in die Testzelle und dort zunächst vor eine Kamera, wo die individuelle Ident-Nummer erkannt und für das Prüfprotokoll dokumentiert wird. Die Kamera prüft auch, ob die Leitungen die richtige Farbe haben. Anschließend wird der Prüfling in die Röntgen-kabine gehalten. Der Robotergreifer ist so konstruiert, dass er die Kabine während der Dauer der Prüfung strahlendicht abschließt. Nach der ersten Röntgenaufnahme dreht der Greifer das Gehäuse um 180 Grad, und ein zweites Röntgenbild wird gemacht.

Wichtig: Hohe Präzision

Diese Drehung ist einer der Gründe, weshalb sich Kiekert für einen Stäubli-Roboter entschied. Vit Karger: „Der TX60 arbeitet sehr präzise in allen sechs Achsen. Bei dieser ersten Anwendung drehen wir das Bauteil nur einmal um 180 Grade. Bei Bedarf möchten wir aber in der Lage sein, in 5 und 10-Grad-Schritten zu drehen. Die Genauigkeit der Stäubli-Roboter ermöglicht das, wie wir aus anderen Anwendungen wissen, die hohe Präzision erfordern – zum Beispiel beim Aufbringen von Kleberaupen.“

Röntgenprüfung
Die Röntgenprüfung wird umfassend visualisiert und dokumentiert. Bild: Stäubli Tec-Systems GmbH Robotics

Die MICo Vision s.r.o. in Brno/ Brünn hat im Auftrag von Kiekert die Fertigung der kompletten Prüfzelle und die Programmierung des Roboters als Turnkey-Projekt übernommen. Die Zusammenarbeit hat, so Vit Karger, lief reibungslos: „MICo Vision hat die gesamte Anlage offline programmiert, während sie hier in Prelouc aufgebaut wurde. Das hat perfekt und sehr schnell funktioniert. Nach der Inbetriebnahme hatten wir nur einige kleinere Änderungswünsche, die sofort ausgeführt wurden. Seitdem läuft die In-line-Prüfung störungsfrei und wir arbeiten weiterhin gut zusammen. Zum Beispiel werden Software-Updates von MICo Vision zunächst überprüft und erst dann aufgespielt.“

Röntgenprüfung: Die selbst lernende Prüfzelle

Zur kompakten Prüfzelle gehört eine Visualisierung, die – in einer von fünf Sprachen – die Prüfergebnisse einschließlich der Röntgenbilderklar und deutlich anzeigt. Alle Messwerte werden selbstverständlich dokumentiert und im Sinne der Rückverfolgbarkeit gespeichert. Darüber hinaus hat die Auswertung selbstlernen-de Eigenschaften. Vit Karger: „Wenn zum Beispiel ein Lötparameter verändert wird, kann die Steuerung der Prüfzelle anhand der Anzahl der Gut- und Schlechtteile feststellen, ob die Veränderung positive Auswirkungen hat. So entsteht ein lernendes System, und wir können die Lötvorgänge gezielt optimieren.“

Zu den weiteren positiven Eigenschaften der robotergestützten Prüfzelle gehört deren Flexibilität. Vit Karger: „Die Anlage kann auch andere Teile prüfen – zum Beispiel Leiterplatten, die wir auf einer benachbarten Fertigungslinie löten. In diesem Fall müssten wir nur einen anderen Greifer verwenden und den Roboter neu programmieren. Auch die Prüfung anderer Parameter wie z.B. Oberflächenbeschaffenheit oder Vollständigkeit ist problemlos möglich.“

Die Röntgenprüfzelle ist keinesfalls die einzige – wohl aber die neueste – Anlage im Kiekert-Werk Prelouc, in der Stäubli-Roboter zentrale Aufgaben wie Handhaben, Montieren, Kleben und Befetten übernehmen. Sie wird auch nicht lange die neueste bleiben, denn Kiekert investiert kontinuierlich in die Automation.

Röntgenprüfung
Rundum zufrieden mit der neuen In-line-Prüfanlage: Petr Kuchyna, Betriebsleiter des Kiekert-Werks Prelouc (links) und Vit Karger, Leiter Produktionstechnik (rechts). Bild: Stäubli Tec-Systems GmbH Robotics

Petr Kuchyna: „Wir planen, den Automationsgrad von jetzt 50 Prozent auf 70 Prozent in 2022 zu steigern. Unsere Schließsysteme und auch neue Produktgruppen wie elektronische Schlösser und ausfahrbare Rückfahrkameras sind gefragt, und hier in Böhmen sind Arbeitskräfte knapp. Obwohl wir ein sehr attraktiver Arbeitgeber sind, fällt es uns bei 2 Prozent Arbeitslosigkeit schwer, personell zu wachsen. Das ist der wesentliche Grund dafür, den Automationsgrad zu steigern. Statt Wiederholarbeiten sollen die Mitarbeiter lieber anspruchsvollere Aufgaben übernehmen.“

Lesen Sie auch: Fertigungsprozesse digitalisieren – So erfassen Unternehmen Daten aus verschiedensten Quellen

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