4 Entwicklung automatisierter Technologien und

Einrichtungen flir Demontage- und Sortiervorgange

beim Produktrecycling

4.1 Untersuchung der Automatisierbarkeit von

Demontage- und Sortiervorgangen

Bei der Entwicklung von Technologien und automatisierten

Einrichtungen fUr Demontage- und Sortiervorgange solI nach­

folgend davon ausgegangen werden, daB eine Verfeinerung der

beim Produktrecycling durch Aufbereitung bereits angewandten

Verfahren der automatischen Demontage bzw. Zerkleinerung

(z.B. durch Shreddern) eirischlieBlich der darauffolgenden

Verfahren zur automatisierten Sortierung nach Nichtmetallen

und Metallen (z.B. durch Windsichten) bzw. nach Eisen- und

Nichteisenmetallen (z.B. durch Magnetscheiden), Leicht- und

Schwermetallen (z.B. durch Schwimm-/Sinkseparieren) fUr das

hier verfolgte Ziel nicht zum Erfolg fUhren kann.

SolchermaBen verfahrenstechnisch automatisierte Verfahren

losen die konstruktive Gestalt von Produkten und Bauteilen

auf, d.h. sie schaffen Trenn- bzw. Bruchstellen, die in al­

ler Regel nicht mit den wahrend der Fertigung und Montage

des Produkts geschaffenen Verbindungsstellen der Bauteile

identisch sind.

Aufgabe solI es sein, fertigungstechnische Verfahren zur au­

tomatischen Demontage und Sortierung zu entwickeln, bei de­

nen die konstruktive Gestalt von Produkten bzw. Bauteilen

erhalten bleibt. Unter Demontage solI somit ein Trennen der

Bauteile an den in der Fertigung und Montage geschaffenen

Verbindungsstellen verstanden werden; unter Sortieren ein

Ordnen der Bauteile nach Arten, nicht nach Werkstoffen,

Zustands- bzw. Qualitatsmerkmalen oder anderen Gesichts­

punkten.

Hierflir werden im folgenden die von den zu demontierenden

Produkten ausgehenden Einfllisse auf die Automatisierbarkeit

der erforderlichen Vorgange untersucht.

R. Steinhilper, Produktrecycling im Maschinenbau© Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg 1988

4.1.1

- 70 -

Umkehrbarkeit der Ab1aufe und Verfahren der

automatisierten Montage

Die Demontage eines Produkts und geordnete Abflihrung (Sor­

tierung) seiner Bautei1e kann in gewissem Sinne a1s eine

10gische Umkehrung der Montage mit geordneter Zuflihrung der

Bautei1e angesehen werden. Hieraus 1ieBe sich sch1ieBen, daB

die Demontage eines Produkts bereits dann a1s automatisier-

bar beurtei1t werden kann, wenn beim Stand der Technik auch

seine Montage automatisierbar ist. Wlirde dies zutreffen, so

konnte es hier genUgen, auf die vergleichsweise umfangreiche

Literatur /42/ zur Automatisierung in der Montage zu verweisen.

Dieser RlickschluB von der Automatisierbarkeit der Montage

auch auf die Automatisierbarkeit der Demontage ist jedoch

nur zu einem Teil richtig.

Eine logische Umkehrung der Vorgange, d.h. die Nutzbarkeit

von Technologien und Einrichtungen zur automatisierten Mon­

tage auch flir die Demontage gilt nur fUr die Ablaufe bei der

Bildung bzw. Auflosung der Baustruktur eines Produkts, d.h.

die Reihenfolge, in der Bauteile montiert bzw. demontiert

werden.

Sie gilt nicht fUr die Verfahren zum Fligen bzw. Losen der

Verbindungen zwischen Bauteilen:

Die DIN-Norm /43/ und die Konstruktionslehre /44/, /45/ teilen

die Fligeverfahren bzw. die Verbindungen grundsatzlich ein in

o nicht losbare Verbindungen

o losbare Verbindungen

mit zahlreichen weiteren Untergliederungen, auf die spater

noch einzugehen sein wird.

Bereits hier ist jedoch offensicht1ich, daB insbesondere

nicht losbare Verbindungen, z.B. SchweiBverbindungen, ohne

weiteres automatisiert gefUgt, nicht aber mit derselben

- 71 -

technischen Einrichtung auch wieder gelost werden konnen.

DarUber hinaus ist auch innerhalb automatisch montierbarer

losbarer Verbindungen mit Einschrankungen bezUglich der

automatischen Demontierbarkeit zu rechnen.

Somit sind nachfolgend fUr eine Beurteilung der Automatisier­

barkeit der Demontage eifles Produkts in erster Linie zwei

EinflUsse zu untersuchen:

- die fUr einen automatischen Ablauf der Demontage maBgeb­

liche Komplexitat der Baustruktur

sowie

- die fUr automatisierbare Demontageverfahren maBgebliche

AusfUhrung der Verbindungen.

4.1. 2 EinflUsse der Komplexitat von Baustrukturen

Neben dem etwas pragmatischen Ansatz einer Umkehrbarkeit der

Montageablaufe laBt sich die Komplexitat von Baustrukturen

als EinfluBgroBe auf die Automatisierbarkeit des Demontage­

ablaufs auch eigenstandig ermitteln und bewerten. Damit kann

dann die Automatisierbarkeit des Demontageablaufs ala umge­

kehrt proportional zur ermittelten Komplexitat einer Bau­

struktur eingestuft werden.

Unter der Baustruktur eines Produkts ist die Art und Anzahl

seiner Bauteile sowie deren gegenseitige Anordnung zu ver­

stehen /45/. Hierbei unterscheidet die Konstruktionslehre

grundsatzlich zwischen Baustrukturen, die nach der Integral­

bauweise einerseits oder Differentialbauweise andererseits

gestaltet sind /46/. Eine solche Einteilung liefert jedoch

noch· keine detaillierte Aussage zur Komplexitat der Bau­

struktur im Hinblick auf automatisierbare Demontageablaufe.

Zur detaillierteren Ermittlung der Komplexitat einer Bau­

struktur sind dagegen Hilfsmittel der Graphentheorie /47/

geeignet:

- 72 -

Stellt man aIle Bauteile einer Baustruktur in einem Teile­

verbindungsgraphen dar, so erscheinen die Bauteile als Kno­

ten, die Anzahl der mit einem Bauteil in Kontakt stehenden

weiteren Bauteile als Verbindungslinien, Bild 19. Es leuch­

tet ein, daB eine Baustruktur umso komplexer ist, je st~rker

ihr Teileverbindungsgraph vermascht ist.

Diese Komplexit~t laBt sich nach /48/ auch berechnen:

Die Anzahl Verbindungslinien eines Knotens bzw. Bauteils

ergibt den sogenannten VerknUpfungsgrad oder ·Knotengrad"

des Bauteils. Bildet man einen Durchschnittswert der Kno­

tengrade aller Bauteile, so erhalt man den sogenannten

"mittleren Knotengrad" und damit eine MaBzahl fUr die Kom­

plexitat der gesamten Baustruktur. Das Vorgehen bei der Be­

rechnung wird in /48/ ausfUhrlich beschrieben. Festzuhalten

EINFLUSS DER KOMPLEXITAT VON BAUSTRUKTUREN AUF DIE AUTOMATISIERBARKEIT DES DEMONTAGEABLAUFS

(BaUStrukl\J ( hierarchisch

_"~I I Bougruppe ~

Teile­-.erbine!

graph

Einstutung Domonlcgo­

abbJf

e gul 8 mrt101 oschl«hl ~~h6

Bild 19

3,5

~"~t 3 Uj~ 2,5

§ _ ', S ,

'OOeilhierarchisch J!)(nicht tjerorchisch ,

- 73 -

bleibt dahe~ hier nu~, daB sich ein umso niedrigerer mitt­

lerer Knotengrad e~gibt, je starker die Baustr'uktur als

"Baumstruktur" aufgebaut ist, d.h. es existiert ein Zen­

tralbauteil ("Stamm"), das alle anderen Bauteile (.!.!Aste")

tragt.

Reine Baumstrukturen, flir die stets ein mittlerer Knotengrad

6 zwei ermittelt wird, da jedes Bauteil hochstens zwei Ver­

bindungslinien hat, lassen sich auch als hierarchische

Strukturen bezeichnen /12/. Dies ergibt einen sehr einfachen

Demontageablauf, da lediglich aIle Bauteile nacheinander vom

Zentralbauteil zu losen sind, ohne dieses Umspannen, Umgrei­

fen oder Wechseln zu mlissen.

Bild 19 stuft solche hierarchische, teilhierarchische und

nicht hierarchische Baustrukturen in drei Komplexitatsklas­

sen ein /49/ und Ieitet daraus eine Beurteilung der

Automatisierbarkeit des Demontageablaufs von Produkten un­

terschiedlich komplexer Baustruktur abo

4.1. 3 EinfIlisse der Ausflihrung von Verbindungen

Folgt man der aus Sicht der Konstruktionstechnik "flir die

Praxis empfohlenen Einteilung der Verbindungen" /45/, in

o losbar

o nicht Iosbar

- Formschl uB :

- KraftschIuB:

- plastischer

FormschluB:

- StoffschluB:

Schrauben

direkt Fligen

(AufIegen/EinIegen/Ein­

schieben)

Schrumpfen, Pressen, •••

Nieten, Bordeln, •••

SchweiBen, Loten, Kleben, •••

- 74 -

und fordert zur Automatisierbarkeit der Demontageverfahren

die Anwendbarkeit derselben Verfahren, die auch zur Montage

angewandt werden, so sind hinsichtlich der LOsbarkeit nur

losbar ausgefuhrte, durch FormschluB erzeugte Verbindungen

als geeignet anzusehen.

Die hierfUr als Beispiele in obiger Aufzahlung genannten

Verfahren lassen sich durch

o Schrauben o Schrauben

o Auflegen o Abnehmen

o Einlegen o Herausnehmen

o Einschieben o Auseinanderschieben

als direkte Umkehrung der automatisierbaren Montage zur De­

montage nutzen.

DarUber hinaus konnen auch losbar ausgefUhrte, durch

KraftschluB erzeugte Verbindungen im Einzelfall fur eine

automatisierte Demontage geeignet sein.

Hinsichtlich der Zuganglichkeit von Verbindungen ist - zum

Losen der Verbindung in einer moglichst einachsigen Linear­

oder Drehbewegung - darUber hinaus eine in Fuge- bzw. Lose­

richtung liegende axiale Zuganglichkeit der Verbindung fur

ein Demontagewerkzeug zu fordern.

Bild 20 teilt die Verbindungen unterschied1icher Produkte

aus der Situationsanalyse mit Hilfe der formulierten Krite­

rien "Losbarkeit" und "Zuganglichkeit" in automatisch 10s­

bare und nicht automaisch losbare Verbindungen ein und lei­

tet aus dem Anteil automatisch losbarer Verbindungen eine

Einstufung der Automatisierbarkeit der Demontageverfahren

fUr diese Produkte her.

Stoff­sehluR

- 75 -

EINFLUSS OER AUSFUHRUNG VON VER81NOUNGEN AUF DIE AUTOMATISIERBARKEIT OER DEMONTAGEVERFAHREN

Beurtellung de,.. Zugang llLhkeit nur bei lasbar-en Verbindungen

Etnstufung

Bild 20

4.1. 4 Weitere Einflusse und Randbedingungen

Neben der Komplexitat der Baustruktur und der Ausfuhrung von

Verbindungen hinsichtlich Losbarkeit und Zuganglichkeit sind

als wichtigste weitere Einflusse auf die Automatisierbarkeit

der Demontage eines Produkts zu beachten:

Demontagesttickzahl: Fur den wirtschaftlichen Betrieb einer

automatisierten Demontageeinrichtung sind groBere Stuckzah­

len von Vorteil.

BaugroBe des Produkts: Die BaugroBe des Produkts sowie die

notwendigen Krafte zum Losen der Verbindungen mussen im Ar­

beitsraum bzw. Lastbereich der beim Stand der Technik ver­

fugbaren Automatisierungseinrichtungen, z.B. Industrierobo­

tern, Schraubwerkzeugen usw. liegen.

- 76 -

Einsatzbedingungen des Produkts: Starke Verschrnutzung und/

oder Korrosion des Produkts und der Verbindungselernente wah­

rend des Einsatzes stellen die technische Durchfuhrbarkeit

einer autornatisierten Dernontage in Frage.

Als zusatzliche Randbedingung wird festgelegt:

Mechanisierungsgrad der Demontage im Istzustand: Zur Sicher­

stellung einer ausreichenden Praxisnahe und entsprechenden

Urnsetzungsrnoglichkeiten ist eine Begrenzung des Technologie­

sprungs beirn Ubergang auf eine autornatisierteDemontage und

damit eine im Istzustand weitgehend rnechanisierte Demontage

wlinschenswert.

Zur Konzeption von Technologien und Einrichtungen zur Auto­

matisierung von Demontage- und Sortiervorgangen sollten da­

bei nur Produkte aus laufenden Austauscherzeugnisfertigungen

herangezogen werden.

4.1.5 Ermittlung autornatisiert dernontierbarer Erzeugnisse

Wendet man die in den vorangegangenen drei Abschnitten

erarbeiteten sechs EinfluBkriterien und Randbedingungen auf

die in den Situationsanalysen untersuchten Erzeugnisgruppen

in Austauscherzeugnisfertigungen an, komrnt man zu dem in

Bild 21 dargestellten Ergebnis.

Als geeignetes Demontageobjekt fur die Konzeption einer

flexibel automatisierten Dernontagezelle ergibt sich sornit

ein in laufenden Austauscherzeugnisfertigungen bereits in

Stuckzahlen bis 10.000 pro Woche aufgearbeiteter, weitge­

hend in hierarchischer Baustruktur aufgebauter Kfz-Vergaser.

Diese Erzeugnisgruppe wird in der Neuproduktion rneist be­

reits vollautornatisch rnontiert /50/ und in laufenden Aus­

tauscherzeugnisfertigungen bereits in groBen Stuckzahlen an

rnechanisierten Arbeitsplatzen demontiert /51/.

- 77 -

(~ _______ A..:..:U:c:S:....:W-,-,A-,-,H..:..:L=------:A...:.:U=--T:....:O,,-M-,,-A-,--T..:..:IS=--1 =-E R:..cT-"--,-,Z:..:U,----=-O.=E:....:M-=-ON:..cT-,--I=-ER,,,E=cN..:..:O=-:E::..:.R'---..:::E=--Rc.::Z:..::E:....:U-=G-'.-'N.=IS-=-S=-E _~,

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des Produkts. Lm At~tstourn \0"1 Aut(.YTl(lIlS'lefung!(' rvd'ttg -

Eln~atl 0 ~ ~ • • ~ ~ ~ i9f',ng· lmo.n·gol>lorko bedingungen \\If$Chrn.;IIUng l

KorrOSIOfl

Demontage ~ • ~ ~ 0 ~ 0 0 well -I ' 1.11- I "lchl ~ Wf'ISt

im Istlustand m.chQ.nI~~ I

Eignung fur die automat lslerte Oemonlage und Sol"'tierung ; _gut G bedingt onicht

Bild 21

4.2 Konzeption einer flexibel automatisierten Demontage­

zelle fur ausgewahlte Erzeugnisse

Die als notwendige technologische Verbesserung in Austausch­

erzeugnisfertigungen geforderte Entwicklung automatisierter

Technologien und Einrichtungen fur Demontage- und Sortier­

vorgange wurde durch Konzeption einer flexibel automatisie­

rten Demontagezelle fur die vorliegende Arbeit verwirklicht

und in /52/ bereits ausfuhrlich vorgestellt.

Sie solI daher nachfolgend nur hinsichtlich der wesentlichen

Entwicklungsergebnisse dargestellt werden.

Als beispielhaftes Demontageobjekt zur technischen Auslegung

der Demontagezelle wurde aus der im vorangegangenen Abschnitt

ausgewahlten Erzeugnisgruppe "Kfz-Vergaser" ein einstufiger

Fallstromvergaser zugrundegelegt, de~ zur Zeit der Konzep­

tion der Demontagezelle die hochsten Produktionsstuckzahlen

- 78 -

in der Neuproduktion und damit die hochsten potentiellen

Rticklaufraten erzielte.

4.2.1 Automatisierbare Demontageaufgab.en

Zur vollstandigen Demontage des zugrundegelegten Demontage­

objekts sind 75 Demontagevorgange notwendig.

Die Baustruktur des Vergasers sowie die Ausftihrung der hier­

bei zu losenden Verbindungen erftillen in der tiberwiegenden

Mehrzahl (65 Vorgange) die in den Abschnitten 4.1.2 und

4.1.3 erarbeiteten Anforderungen an eine automatische De­

montierbarkeit, so daB sich ein ausreichender Arbeitsinhalt

ftir eine flexibel automatisierte Demontagezelle ergibt. Die­

ser Arbeitsinhalt besteht im Demontieren von 65 automatisch

demontierbaren Bauteilen und Verbindungselementen von dem

als Zentralbauteil der weitgehend hierarchischen Baustruktur

des Vergasers anzusehenden Vergasergrundgehause bzw. yom

Vergaserdeckel, solange dieser noch mit dem Vergasergehause

verbunden ist, Bild 22. Die in Bild 22 angesprochenen 15

Demontageschritte werden im Abschnitt 4.2.4 noch erlautert.

Wie aus Bild 22 ebenfalls ersichtlich, ergibt sich aufgrund

einiger nicht automatisierbarer Demontageaufgaben jedoch

auch die Notwendigkeit einer manuellen Vor- und Nachdemontage:

Die manuelle Vordemontage, erforderlich aufgrund nicht auto­

matisch losbar ausgeftihrter Verbindungen, umfaBt folgende

Bauteile:

Magnetabschaltventil: Die Sechskant-Schltisselflache des

Magnetabschaltventils liegt verdeckt hinter dem Spulenkorper

groBeren Durchmessers und ist daher nur radial zuganglich.

Das Magnetabschaltventil muB daher vorab manuell demontiert

werden, urn den Zugang zu den tibrigen Verbindungen ftir deren

automatische Demontage zu schaffen.

- 79 -

AUTOMATISIERBARE UNO NICHT AUTOMATISIERBARE DEMONTAGEAUFGABEN AN EINEM KFZ-VERGASER

Manuetle Noch­

demontage

Automatisierbare Hauptdemontage

{15 Demontageschrittel

Bild 22

Starterklappe und Drosselklappe: Die Befestigungsschrau-

ben der beiden Vergaserklappen sind als Durchgangsschrauben

durch die Starter- bzw. Drosselklappenwelle an ihrem rtick­

wartigen Ende durch Verstemmen (plastische Verformung) gegen

Herausdrehen gesichert und mtissen daher vorab durch Aus­

bohren zerstorend entfernt werden, womit auch die beiden

Klappen bereits demontiert werden.

Die manuelle Nachdemontage, erforderlich durch die Bau­

struktur des Vergasers, aufgrund derer bei einigen Demonta­

gevorgangen ganze Baugruppen anfallen, die noch weitere De­

montageaufgaben beinhalten, umfaBt folgende Bauteile:

- 80 -

- Demontieren des Heizelementes aus dem automatisch demon­

tierbaren Startautomatikdeckel

- Demontieren des Schwimmernadelventils aus dem automatisch

demontierbaren Vergaserdeckel

- Demontieren des Hebelgestanges aus dem automatisch demon­

tierbaren Beschleunigungspumpendeckel

Weitere Aufgaben der manuellen Nachdemontage, wie z.B. das

Losen der an demontierten Bauteilen moglicherweise anhaf­

tenden oder verklebten Dichtungen usw., seien hier nur der

Vollstandigkeit halber erwahnt. In der industriellen Praxis

werden diese Aufgaben der Reinigung zugerechnet.

4.2.2 Teilfunktionen der Demontageaufgaben

Zur Erarbeitung von Automatisierungslosungen flir die Demon­

tageaufgaben wurden diese in folgende flinf Teilfunktionen

zerlegt:

- Handhaben des Demontageobjekts: Der zu demontierende Kfz­

Vergaser muB definiert eingespannt, gedreht und gewendet

werden konnen, urn ihn an seiner Oberseite sowie an drei

Seitenflachen frei zuganglich den entsprechenden Demonta­

gewerkzeugen anbieten zu konnen. Der Wendevorgang dient

hierbei auch dazu, geloste Bauteile und Verbindungs­

elemente freifallend in einen entsprechenden Auffangbe­

halter abzuflihren.

- Handhaben der Demontagewerkzeuge: Die zum Losen der auto­

matisch demontierbaren Verbindungen notwendigen Demonta­

gewerkzeuge, im Falle des Kfz-Vergasers angetriebene

Schraubwerkzeuge, ein Ausdrlickdorn sowie ein Bauteilgrei­

fer, mlissen an das Demontageobjekt bzw. an die zu losende

Verbindung herangeflihrt und nach erfolgtem Demontagevor­

gang wieder abgeflihrt werden.

- 81 -

- LHsen unterschiedlicher Verbindungen: Zur Demontage des

Kfz-Vergasers sind unterschiedliche Schrauhverbindungen

mit Sechskantkopf- und Schlitzkopfschrauben unterschied­

licher Abmessungen zu 16sen, sowie durch Auflegen, Ein­

legen und Einschieben hergestellte Verbindungen zu 16sen.

- Sortieren der demontierten Bauteile und Verbindungselemente:

Die demontierten Bauteile und Verbindungselemente sind

m6g1ichst weitgehend nach unterschiedlichen Arten, zumin­

dest jedoch nach Baugruppen sortiert in unterschiedliche

Behalter abzuflihren.

- Uberwachen der Demontagevorgange: Urn St6rungen im Demon­

tageablauf zu erkennen, muB zumindest die ordnungsgemaBe

Ausflihrung der Schraubvorgange sowie das erfolgte LHsen

bestimmter Bauteile vom Vergasergrundk6rper in geeigneter

Weise liberwacht werden.

4.2.3 Komponentenauswahl flir die Teilfunktionen und Aufbau

der Demontagezelle

Eine in /52/ ebenfalls ausflihrlich beschriebene Zusammen­

stellung und anschlieBende Auswahl geeigneter marktgangiger

Automatisierungseinrichtungen bzw. Komponenten der Demonta­

gezelle zur Erflillung der erlauterten Teilfunktionen fUhrte

zu folgendem Aufbau der Demontagezelle, der in Bild 23 in

Gegenliberstellung zur mechanisierten Demontage im Istzustand

/51/ dargestellt ist:

- Handhaben des Demontageobjekts: Zur Automatisierung des

Drehens und Wendens bzw. Schwenkens des sinnvollerweise

auf dem Ansaugrohrflansch identisch dem Einbau im Kfz auf­

gespannten Demontageobjekts wurde ein elektrisch angetrie­

bener 2-achsiger Dreh-/Wendepositionierer mit einer Auf­

spannflache von 200 x 200 mm ausgewahlt.

- 82 -

GEGENUSERSTELLUNG MECHANISIERTER UNO AUTOMATISIERTER TECHNOLOGIEN UNO EINRICHTUNGEN

Teil­funktionen und ihre ErfUllung

1 Dreh- ' Wende ­positioniercr

Schwenkarm' ind ustrie­roooter

3 Einwechsel -bare Creifer, Werkzeuge, Werkzeug­einsatze

Freier Fall in umlaufende Auffang ­behlilter

FUR OEMONTAGE - UNO SORTIERVORGANGE

Handhaben des

Demon tage­objekts

Handhaben der

Demontage­Werkzeuj:le

Istzusland /511)

Sortieren der de­

mont ier ten Bauteile

5 Oberwachen

der Demontage­vorgange

5 Schroobweg- ~~--~~~~~--------------------~~ tiber wachung I Licht ­schranke

Bild 23

- 83 -

Da im FaIle des hier zugrundegelegten Kfz-Vergasers aIle

zu lasenden Verbindungen orthogonal im Raum stehen, reicht

es hierbei aus, wenn die Dreh- und Wendeachse jeweils urn

4 x 90 0 positionierbar sind. Damit ist sowohl ein Anbieten

des Demontageobjekts flir entsprechende Demontagewerkzeuge

an allen Seiten mit zu lasenden Verbindungen als auch ein

Drehen liber Kopf zum Trennen gelaster Bauteile und Ver­

bindungselemente durch Schwerkraft bzw. Ruttelbewegungen

des Positionierers m5g1ich.

- Handhaben der Demontagewerkzeuge: Zur automatisierten

Handhabung der fur die Demontage erforderlichen Werkzeuge

wurde ein Schwenkarm-Industrieroboter mit 10 kg Tragkraft,

einem minimalen Arbeitsraum von 400 x 400 x 250 mm, aus­

gerustet mit einem Wechselflansch flir Schraubwerkzeuge,

Ausdrlickdorne und Greifer, ausgewahlt.

- Lasen unterschiedlicher Verbindungen: Zum automatisier­

ten Lasen von Schraubverbindungen wurden pneumatisch

angetriebene, automatisch aus einem Werkzeugmagazin ein­

wechselbare Schraubwerkzeuge gewahlt. 1m FaIle des hier

zugrundegelegten Kfz-Vergasers ist hierbei je ein druck­

luftbetriebener Gerad- und ein Winkelschrauber, jeweils

mit einem Stillstandsmoment von 20 Nm, einer Leerlauf­

drehzahl von 600 U/min und einer Abgabeleistung von 370 W

bei einem Betriebsdruck von 6 bar erforderlich. Zum Ein­

wechseln der notwendigen Schraubwerkzeugeinsatze in die

Schrauber (im F~lle des zugrundegelegten Kfz-Vergasers

Sechskantsteckschlusseleinsatze mit Schlusselweiten SW 10;

11 und 12 mm sowie Schraubendreherklingen fur Schlitz­

schrauben mit 5/0,6; 6,3/1,1 und 8,5/1,5 mm Schlitzlange/

Schlitzbreite) wurde ein separates Werkzeugeinsatzmagazin

und eine Vierkantrastaufnahme als Wechselvorrichtung am

Schraubwerkzeug vorgesehen.

Zum Austreiben der Starter- und Drosselklappenwellen wurde

ein vom Industrieroboter ebenfaiis automatisch ein­

wechselbarer Austreibdorn (im FaIle des zugrundegeIegten

- 84 -

Kfz-Vergasers mit 6 mm Durchmesser) mit federnder Abstreif­

htilse vorgesehen.

Zum Abnehmen von aufgrund verklebter Dichtungen m6glicher­

weise festsitzenden Bauteilen (insbesondere des Startauto­

matikgehauses und des Vergaserdeckels) wurde ein eben­

falls pneumatisch betatigter, automatisch einwechselbarer

Parallelgreifer mit 80 mm offnungsweite der Greifbacken

und 40 mm Backenhub vorgesehen.

- Sortieren der demontierten Bauteile: Ein vollstandig ar­

tenreines Sortieren von Bauteilen und Verbindungselementen

erwies sich als technisch und wirtschaftlich nicht sinn-

voll automatisierbar. So wird beispielsweise bei der De­

montage eines Deckels durch L6sen der Deckelschrauben beim

L6sen der letzten Schraube stets der Deckel und die

Schraube gemeinsam anfallen. Aus diesem Grunde wurde die

erzielbare Feinheit der Sortierung darauf beschrankt, je­

weils die bei den im Abschnitt 4.2.4 noch zu beschreiben-

den 15 Demontageschritten gemeinsam anfallenden Bauteile

und Verbindungselemente in einem eigenen Auffangbehalter

zu erfassen. Die gel6sten Bauteile und Verbindungselemente

fallen hierbei nach dem schon erwahnten Schwenken des De­

montageobjekts durch einen Auffangtrichter in den jeweiligen,

tiber ein Umlaufmagazin bereitgestellten Auffangbehalter.

- Uberwachen der Demontagevorgange: Zur Uberwachung der

ordnungsgemaBen Ausftihrung von Schraubvorgangen erscheint

eine in der Montage neuer Schrauben haufig angewandte

Drehmoment-/Drehwinkeltiberwachung an den Schraubwerkzeugen

zu unsicher, da hierbei eventuell auch abgewtirgte Schrau­

ben oder durchrutschende Werkzeuge (bei deformiertem

Schraubenkopf) als gel6ste Schraubverbindungen erfaBt

wtirden. Aus diesem Grunde wurde ein vergleichsweise ein­

fach aufgebauter, elektrischer Schraubwegaufnehmer kon­

zipiert /53/, mit dessen Hilfe das erfolgte Herausdrehen

einer Schraube zuverlassig tiberwacht werden kann.

- 85 -

Zur Kontrolle der erfolgten Trennung eines Bauteils wurde

darUber hinaus eine Lichtschranke im Auffangtrichter fUr

die Bauteile vorgesehen, die durchfallende Bauteile re­

gistriert.

4.2.4 Ablauf der automatisierten Demontage

FUr die automatisierte Demontage wird das Demontageobjekt

nach der manuellen Vordemontage in den WerkstUckpositionie­

rer eingelegt und gespannt.

Die Einteilung der darauffolgenden automatisierbaren Haupt­

demontage in technisch und wirtschaftlich sinnvolle automa­

tisierte Demontageschritte hat als technische Vorbedingung

zunachst den Demontage-Vorranggraphen des Kfz-Vergasers zu

berUcksichtigen, aus dem hervorgeht, welche Demontageaufga­

ben bzw. Demontageschritte unabhangig voneinander und damit

zu beliebigen Zeitpunkten im Demontageablauf ausgefUhrt

werden konnen (parallel liegende Demontaschritte im Vor­

ranggraphen), und welche nur nacheinander ausgefUhrt werden

konnen (aufeinanderfolgende Schritte im Vorranggraphen) •

Als wirtschaftliche ZielgroBe ist darUber hinaus anzustre­

ben, den Anteil der zwischen den einzelnen Demontageschritten

anfallenden Nebenzeiten fUr die Handhabung von Demontageob­

jekt und Demontagewerkzeugen, insbesondere jedoch fUr Werk­

zeugwechselvorgange, an der gesamten Demontagezeit moglichst

gering zu halten.

Geht man davon aus, daB Werkzeugwechselvorgange erheblich

mehr Zeit erfordern als Dreh- und Wendebewegungen des

WerkstUckpositionierers oder Bewegungen des Industrierobo­

ters, so sind bei der automatisierten Demontage stets so

viele Verbindungen wie moglich mit dem gleichen Werkzeug,

d.h. soweit es der Demontagevorranggraph gestattet, unmit­

telbar nacheinander zu demontieren. Bild 24 zeigt den fUr

den Demontagevorranggraphen des zugrundegelegten Kfz­

Vergasers auf diese Weise ermittelten optimalen Demontage­

ablauf in 15 Demontageschritten.

- 86 -

Zwischen jedem der angegebenen Demontageschritte ist hierbei

ein Werkzeug- bzw. Werkzeugeinsatzwechsel und/oder eine

Dreh- oder Wendebewegung des Demontageobjekts erforderlich.

Aus Bild 24 laBt sich jedoch erkennen, daB bei der gefundenen

Einteilung der Demontageschritte mehrmals dasselbe Werkzeug

tiber 3 oder 4 Schritte hinweg beibehalten werden kann.

Bei storungsfreiem Ablauf der Demontage fallen dabei pro

Demontageschritt die in Bild 24 ebenfalls gezeigten Bauteile

und Verbindungselemente an. Weist man jedem Demontageschritt

einen eigenen, tiber das Umlaufmagazin bereitgestellten Auf­

fangbehalter ftir Bauteile und Verbindungen zu, ergibt sich

eine automatische Sortierung nach demontierten Funktionsbau­

gruppen des Vergasers, die die in der mechanisierten Demontage

nach Bild 23 erzielte Feinheit der Sortierung (nach Art der

gelosten Schraubverbindungen) noch tibertrifft.

Treten Storungen im Demontageablauf auf und werden diese

durch die Uberwachungseinrichtungen erkannt, so sind hiervon

der gerade ausgeftihrte Demontageschritt sowie die im Demon­

tagevorranggraphen auf den gestorten Demontageschritt fol­

genden Demontageschritte betroffen. Als Reaktion auf er­

kannte Storungen kann somit das Uberspringen dieser betrof­

fenen Demontageschritte und ein Ausweichen auf die noch

verbliebenen, in der vorgesehenen Reihenfolge weiterhin au­

tomatisiert durchftihrbaren Demontageschritte bei der Pro­

grammierung des Demontageablaufs vorgesehen werden. Diese

laut Bild 24 bei Storungen zu liberspringenden Demontage­

schritte sind dann bei der ohnehin notwendigen manuellen

Nachdemontage des Kfz-Vergasers mit auszuftihren bzw. nach­

zuholen.

- 87 -

ABLAUF DER AUTQMATISIERTEN DEMONTAGE EINES KFZ-VERGASERS

( Automahsierte liITlOI1togeschrMe bei J ( Demontage- J _ Minimierung der Anzahl VW!fkzeugwechsel _ .... ___ V<-,---()I'Ta')_-=gg~ra~p_h_--"

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4.2.5 Einsatzbereich und Anwendungsproblematik

Das Leistungsprofil der konzipierten flexibel automatisier­

ten Demontagezelle laBt ihre prinzipielle technische Ein­

setzbarkeit fUr Demontageaufgaben an zahlreichen heute in

Austauscherzeugnisfertigungen noch weitgehend manuell demon­

tierten Produkten erwarten. Als solche Produkte kommen neben

dem behandelten Kfz-Vergaser weitere Kfz-Baugruppen wie Ein­

spritzpumpen, Anlasser, Generatoren, aber auch andere Erzeug­

nisgruppen wie z.B. Elektrowerkzeuge in Betracht.

DarUber hinaus kann die Demontagezelle auch beim Produktre­

cycling durch Aufbereitung zum sortenreinen Trennen der Bau­

teile unterschiedlicher Werkstoffe, das durch Shreddern und

nachfolgende Verfahren nicht befriedigend gelingt, ein­

gesetzt werden.

Ein wirtschaftlicher Anwendungsbereich der entwickelten De­

montage zelle wird aufgrund von vergleichbaren Aufgaben aus

dem Montagebereich, die mit Hilfe von Industrierobotern und

ahnlicher zugehoriger Peripherie automatisiert werden konnen

/42/, sicherlich nur an der Obergrenze des betriebswirt­

schaftlich vertretbaren ermittelt werden kOnnen. Dieser

setzt zumindest eine gute Auslastung (hohe DemontagestUck­

zahlen) und einen storungsfreien Betrieb der Demontagezelle

voraus.

Zur Klarung der hier anstehenden Fragen wird die experimen­

telle Erprobung der Demontagezelle in einer weiterfUhrenden

Arbeit beitragen.