Exakt aufgespannt

Dipl.-Ing. Klaus Dieter Hennecke, Olpe

Allein dass fünf Formel 1 Rennteams auf BBS-Räder vertrauen, spricht für sich. Dies nicht zuletzt deshalb, weil der Hersteller für das gesamte Produktionsprogramm durchgängig höchste Fertigungspräzision als oberstes Gebot sieht. Freilich: Der Wettbewerb ist hart und wird nicht selten über den Preis ausgetragen. Auch eine hohe Lieferfähigkeit gilt als Ass im Spiel um Marktanteile. Deshalb setzt man in Schiltach Automation als probates Mittel zum Rationalisierungszweck ein.

Bei jeder Automatisierung steckt der Fehlerteufel stets im Detail. So müssen zum Beispiel die Befestigungs- und Ventillöcher der Aluräder ohne Ausnahme sehr präzise und vor allem an der genau vorgegebenen Stelle gebohrt werden. Dazu muss die Aufspannlage auf den Werkstücktischen absolut exakt und hundertprozentig reproduzierbar sein. Die fertigungsfluss-integrierten vier CNC-Bohrmaschinen laufen rund um die Uhr. Täglich verlassen 4 000 Räder das Werk in Schiltach, wobei von den rund 200 Rädertypen 60-70 Varianten über die automatisierten Fertigungsanlagen laufen.

Mechanisch, etwa mit Anschlägen, ist diese Positionieraufgabe bei Alu-Felgen nicht zu lösen. Die rotationssymmetrischen Räder bieten quasi keine „greifbaren“ Referenzpunkte. Einzig verlässliches Merkmal ist das BBS-Signet auf dem Felgenrand, weil es durch das jeweilige Presswerkzeug im Felgenrohling definiert eingebracht werden kann. Und so etwas lässt sich effizient und zuverlässig nur durch die Integration eines Bildverarbeitungssystems nutzen. Fündig wurden die investitionsverantwortlichen Fertigungsplaner bei einem Anbieter aus Weingarten.

Dieser offerierte nicht nur ein Bildverarbeitungssystem aus einem Guss, sondern entwickelte auch die Hard- und Software sowie Kamera- und Beleuchtungssysteme. Damit sind die Einzelkomponenten optimal aufeinander abgestimmt. Ausserdem zeigte sich der Anbieter als einziger der angefragten Firmen bereit und kompetent, Bildverarbeitungs- und Ladesystem steuerungstechnisch zu koppeln und überdies den reibungslosen Betrieb in der rauhen Fertigungsumgebung zu garantieren. Streikt ein Glied in der Fertigungslinie, steht die Anlage.

Kein leichtes Versprechen. In der Fertigungshalle bringen 35 CNC-Maschinen die Räder-Rohlinge in Form und auf Mass, unter Einsatz von minütlich zusammen 400 l Kühlmitteldurchsatz. Ausserdem wirken im Fertigungsfluss Teilewasch- und Bürstenreinigungsmaschinen. Die entstehenden Wasser- dämpfe als auch Schleif- und Polierstaub lassen sich kaum hundertprozentig am jeweiligen Entstehungsort bändigen.

Für die eigentliche Bildauswertung kommt erschwerend hinzu, dass sich nach der Reinigung Wasserläufer auf der Räderoberfläche bilden. Das kann die Erkennungsgenauigkeit jedes Bildverarbeitungssystems erschweren. Zudem ist das Reflexionsverhalten der diversen Rad-Varianten unterschiedlich.

Damit die Prozesse rund um die Uhr an sieben Tagen in der Woche produktiv laufen, muss das BBS-Signet sowohl auf gehärteten, mithin dunklen Rädern als auch auf hellen, glänzenden Rädern eindeutig erkannt werden. Insbesondere ist die bildverarbeitungstechnische Handhabung variabler Licht- und Reflexionsverhältnisse nach wie vor ein schwieriges Problem für viele der mittlerweile zuhauf am Markt angebotenen Lösungen.

Doch auch diese Aufgabe löste der Hersteller durch eine entsprechende Anpassung der Beleuchtung sowie durch die Programmierung einer adaptiven Erkennungsschwelle. Durch die stellt sich das Bildverarbeitungssystem selbsttätig auf die richtige Grundhelligkeit ein.

Das erste System wurde 1993 installiert. Mittlerweile ist ein solches an jeder Übergabestation der vier CNC-Bohrzentren in den Materialfluss integriert. Die Systeme arbeiten ohne nennenswerte Probleme und grössere Ausfälle sehr zuverlässig. Dies bestätigte auch der Anwender beim Ortstermin ausdrücklich.

Die Kamera sitzt oberhalb der Übergabestation zwischen Promot-Ladeportal und CNC-Bohrzentrum auf einem Linearschlitten. Sobald eine zu bearbeitende Felge am Ende der Rollenbahn auf dem Drehteller zu liegen kommt, fährt die Kamera über den Rand des Rades. Das Rad rotiert, bis die Kamera das BBS-Signet detektiert und die Drehung genau an der gewünschten Position unmittelbar stoppt. Danach fährt die Kamera zurück und gibt den Weg frei für den Greifer des Ladeportals, der dann das Rad lagerichtig auf dem Werkstücktisch der Maschine plaziert.

Auch beim Thema Amortisation zeigen sich die vier Bildverarbeitungs-Lösungen von ihrer besten Seite. Konventionell waren vier Maschinen mit je einem Bediener in drei Schichten plus 25 Prozent Personalreserve, das heisst 15 Mitarbeiter im Einsatz. Seit der Automatisierung des Prozesses betreut eine Person die Bohrungsbearbeitung, mithin vier insgesamt. Bei geschätzten Personalkosten von 50-60 000 Mark pro Jahr ist das Einsparungspotential im Vergleich zu den investierten 4 mal 45 000 Mark für die Systeme enorm. Ein weiterer Vorteil: Trotz des realisierten Automationsgrades, bleibt BBS flexibel. Es können alle Räder-Grössen bearbeitet werden. Die Messprogramme für die Rad-Varianten sind in der Bildverarbeitungs-Anlage hinterlegt. Zehn Mitarbeiter können das Bildverarbeitungssystem programmieren und handhaben.

CONTROL Halle 2, I 509

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