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Der Betriebsleiter 5/2020

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Der Betriebsleiter 5/2020

MONTAGE- UND

MONTAGE- UND HANDHABUNGSTECHNIK 01 Cobot hilft beim Vollstanznieten Flugzeug-Endmontage produktiver und zugleich ergonomischer gestalten Der Frage, wie eine Flugzeug-Endmontage produktiver und zugleich ergonomischer gestaltet werden kann, ging Tox Pressotechnik zusammen mit dem Fraunhofer Institut für Großstrukturen in der Produktionstechnik (IGP) und dem Flugzeugbauer Airbus nach. Sie statteten einen kollaborativen Roboter mit einer Tox-Handzange aus und ermöglichten so den Einsatz des effizienten Verbindungsverfahrens Vollstanznieten. Zurzeit werden bei Airbus die Längsstreben, Stringer genannt, einzelner Segmente des Flugzeugrumpfes über Stringer-Kupplungen und durch herkömmliche Vollnieten manuell miteinander verbunden. Künftig jedoch sollen hier Vollstanznieten zum Einsatz kommen. Das Verfahren verspricht eine erhebliche Reduzierung der relevanten Prozessschritte, der Bearbeitungszeit pro Nietverbindung und damit der Montagezeit pro Segment sowie schließlich der Belastung des Montagepersonals. Das bewährte Vollstanzniet-Verfahren ist aus dem Automobilund Fahrzeugbau wohl bekannt und wird auch in sicherheitsrelevanten Bereichen angewendet. Um das Vollstanznieten für den Flugzeugbau qualifizieren und für die robotergestützte Applikation in der Flugzeug-Endmontage optimieren zu können, schlossen sich die Unternehmen Airbus Operations, Tox Pressotechnik sowie das Fraunhofer IPG zu einem Kooperationsprojekt zusammen und entwickelten gemeinsam eine überzeugende Komplettlösung. Flugzeug-Segmente verbinden unter erschwerten Bedingungen Im Grunde genommen lautete die Aufgabe: Wie bringt man beim Vollstanznieten großformatiger Segmente in der Flugzeug-Endmontage die benötigte Presskraft mit möglichst wenig körperlicher Anstrengung schnell und positionsflexibel an Ort und Stelle? Eine besondere Herausforderung sind die hohen Presskräfte, die beim Vollstanznieten auftreten. Entsprechend stabil muss die Auslegung der Grundaufnahme für die Niet-Werkzeuge und das Handling ausfallen, was zu einem relativ hohen Gewicht des Vollstanzniet-Setzgerätes führt. Die gemeinsam erarbeitete Lösung basiert hardwareseitig im Wesentlichen auf einer speziell entwickelten und integrierten Handzange mit Steuerung und Sensorik aus dem Tox-Baukasten, einer Nietzuführung sowie einem modifizierten kollaborierenden Robotersystem mit einer maximalen Traglast von 10 kg. Tox Pressotechnik hat die Tox-Handzange, die bis zu fünf in der Länge verschiedenen Vollstanzniete setzen soll, hinsichtlich C-Bügel-Konstruktion/ Rachendimensionen, Niederhalter, Nietzuführung, Stempel/Matrize, Griffe/Ergonomie beziehungsweise Andockung an den kollabo- 14 Der Betriebsleiter 05/2020 www.derbetriebsleiter.de

MONTAGE- UND HANDHABUNGSTECHNIK 02 03 01 Montage einer Stringer-Kupplung mithilfe eines kollaborativen Roboters im Flugzeugrumpf 02 Der Schnitt durch den Niet zeigt die fertige Vollstanzniet- Verbindung einer Stringer-Kupplung 03 Tox Pressotechnik modifizierte das Vollstanzniet-Setzgerät für den Einsatz am handgeführten Roboterarm rativen Roboter angepasst. Die Presskraft für den im Vollstanzniet- Setzgerät integrierten Hydraulik-Zylinder erzeugt das Tox-Kraftpaket X-ES. Der Druckübersetzer ist über eine 10 m lange Medienleitung für die Pneumatik, Hydraulik und Elektrik mit dem Setzgerät verbunden und damit äußerst positionsflexibel. das Fraunhofer IGP die Roboterführung. Zusammen mit der Programmierung des KMS trägt diese ebenso zum Erfolg des gesamten Systems bei, wie die effiziente Verbindungstechnologie. Zu den rein produktionstechnischen Vorteilen zählen der Wegfall von Vorbearbeitungen, einfaches und reproduzierbar qualitätssicheres Setzen der Vollstanzniete, Entlastung des Montagepersonals von körperlichen Anstrengungen sowie die hohe Arbeitseffizienz. Darüber hinaus bedeutet die Prozessdatenerfassung ein Plus an Transparenz der Fügeprozesse und eine effektive Qualitätssicherung in der Flugzeug-Endmontage. Bilder: Tox Pressotechnik www.tox-pressotechnik.com Wenig Kraft und mehr Effizienz Der Cobot ist mit dem Setzgerät gekoppelt und wird ähnlich wie ein Balancer über Handgriffe geführt und positioniert lift2move 2 EXPRESSO lift2move Die batteriebetriebene, mobile Hebehilfe Der kollaborierende Roboter ist mechanisch und steuerungstechnisch mit dem Setzgerät gekoppelt und wird, ähnlich einem Balancer, über die Handgriffe geführt und positioniert. Da die sehr kompakte Stringer-Zange inklusive Nietzuführung, Blechdickenmessung, Nietkontrolle und Steuerelemente lediglich 6,5 kg wiegt, lässt sie sich mittels Cobot sehr leicht und absolut zielgerichtet führen und positionieren. Die Stringer-Zange ist für Presskräfte bis 50 Kilonewton ausgelegt und weist eine Rachenöffnung von 53 mm auf – gemessen von der Setzachse aus. Sie arbeitet mit einem Krafthub von 11 mm und einem Eilhub von 26,5 mm. Der Gesamthub liegt bei maximal 47 mm und die Werkzeug-Öffnung bei 37,5 mm. Die Hubauslösung erfolgt an den Handgriffen beziehungsweise über die Tox-2-Hand-Steuerung STE, die wiederum mit der Robotersteuerung korrespondiert. Ein implementierter Kraft-Momenten-Sensor (KMS) erfasst die jeweiligen Kräfte bei der Handführung des Vollstanzniet-Setzgeräts und des Roboters. Die während der Handführung geringen Kräfte übersetzt der Roboter in eine direkt unterstützte Bewegung. Dadurch können die Werker das Vollstanzniet-Setzgerät intuitiv und ohne körperliche Anstrengung frei im Raum zu den vorgegebenen Verbindungspositionen bewegen. Während Tox Pressotechnik, verantwortlich für Hardware und Steuerung, das Vollstanzniet-Setzgerät samt Nietzuführung und Roboter als funktionsfähiges Komplettsystem lieferte, entwickelte EXPRESSO lift2move ermöglicht das Heben und Hantieren von Gütern bis 400 kg. Egal, ob Standard oder individuell – unsere Ingenieure konstruieren Lastaufnahme-Vorrichtungen, die zu 100% auf Ihre Anforderung passen. Besuchen Sie unseren virtuellen Messeauftritt: EXPRESSO-GROUP.COM EXPRESSO Deutschland GmbH Antonius-Raab-Str. 19 I 34123 Kassel expresso-group.com I shop.expresso.de

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