Manipulator für die OBC-Montage: On-Board-Charger präzise handhaben
- Zeilhofer HHT
- vor 5 Tagen
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Zeilhofer Handhabungstechnik entwickelt individuelle Handhabungsgeräte für die Montage von Komponenten der Elektromobilität. Mit der Elektromobilität halten neue Bauteile Einzug in die Fahrzeugmontage, für die es in der klassischen Verbrennerfertigung keine Entsprechung gibt. Eines davon ist der On-Board-Charger, kurz OBC. Für die Produktion bedeutet das: eine neue Baugruppe, ein neuer Montageschritt und neue Anforderungen an die Handhabung direkt am Band.
Dieser Beitrag zeigt, worin die Besonderheiten der OBC-Montage liegen, wie ein Handhabungsgerät den Prozess absichert, welche Rolle der Greifer spielt und welche Systeme sich für welche Lastbereiche eignen.
Was ist ein On-Board-Charger?
Der On-Board-Charger, im Deutschen auch On-Board-Ladegerät oder Bordladegerät genannt, ist das fest im Fahrzeug verbaute Ladegerät eines Elektro- oder Hybridfahrzeugs. Er wandelt den Wechselstrom aus Haushaltssteckdose, Wallbox oder öffentlicher AC-Ladesäule in Gleichstrom um, den die Traktionsbatterie aufnehmen kann. Beim Gleichstrom-Schnellladen wird er umgangen, bei jeder AC-Ladung bestimmt er die maximal mögliche Ladeleistung.
Technisch besteht der OBC im Kern aus einer AC/DC-Wandlerstufe mit Leistungsfaktorkorrektur und einer nachgelagerten DC/DC-Stufe. Untergebracht ist diese Leistungselektronik in einem robusten, meist wassergekühlten Aluminiumgehäuse mit abgedichteten Hochvolt- und Niedervolt-Steckverbindungen. Nach außen wirkt das Bauteil unempfindlich, im Inneren ist es hochsensibel. Genau dieser Widerspruch prägt die Anforderungen an die Montage.
Warum die OBC-Montage besondere Anforderungen stellt
Der OBC wird in der Regel im Fließbetrieb an der Karosserie verschraubt. Anders als bei einfachen Anbauteilen kommen dabei mehrere Anforderungen gleichzeitig zusammen:
Der OBC muss sicher aus dem Anlieferbehälter entnommen werden, ohne Steckerflächen, Dichtflächen oder Kühlanschlüsse zu beschädigen
Er muss kontrolliert zur Karosserie bewegt werden, inklusive Schwenkbewegung in die richtige Einbaulage
Bis zur vollständigen Verschraubung muss er exakt in Position gehalten werden, ohne dass der Werker die Last dauerhaft selbst trägt
Je nach Fahrzeugvariante oder Ladeleistung kommen unterschiedliche OBC-Varianten zum Einsatz, die dieselbe Vorrichtung aufnehmen können sollte
Der Bauraum im unteren Karosseriebereich ist eng, Störkonturen sind nicht zulässig
Alles muss im Takt funktionieren, ohne Zeitverlust gegenüber der Bandgeschwindigkeit
Hinzu kommt der wirtschaftliche Aspekt: Ein beschädigter OBC ist kein Cent-Artikel. Ausschuss durch eine unkontrollierte Bewegung oder einen Stoß beim Ansetzen kostet mehr als die Handhabungslösung, die ihn verhindert.
Der Montageablauf Schritt für Schritt
In der Praxis gliedert sich der Prozess in fünf Abschnitte, die ein Handhabungsgerät durchgängig abdecken sollte:
Entnahme: Der Greifer nimmt den OBC direkt aus dem Logistikbehälter auf, ohne Zwischenablage und ohne manuelles Umsetzen.
Transport: Das Bauteil wird schwebend und geführt zur Karosserie bewegt, der Werker gibt nur die Richtung vor.
Ausrichten: Über Schwenk- und Drehachsen wird der OBC in die vorgesehene Einbaulage gebracht.
Halten: Die Vorrichtung fixiert das Bauteil kraftschlüssig in Position, während die Verschraubung erfolgt.
Rückfahrt: Nach dem Lösen fährt das Gerät zurück in die Ausgangsposition für den nächsten Takt.
Manipulator, Handarbeit oder Roboterzelle?
Für die OBC-Montage gibt es grundsätzlich drei Ansätze, und jeder hat ein klares Profil.
Rein manuelle Montage ohne Hilfsmittel ist am schnellsten eingerichtet und erfordert keine Investition. Sie belastet den Werker aber bei jedem Zyklus, und das Risiko für Beschädigungen an der empfindlichen Elektronik ist hoch. Bei steigenden Stückzahlen wird sie schnell zum Engpass und zum Gesundheitsrisiko.
Eine vollautomatisierte Roboterzelle übernimmt die komplette Bewegung, erfordert aber hohe Investitionen, aufwendige Programmierung je Fahrzeugvariante, Schutzeinhausung und entsprechenden Platzbedarf. Bei häufigen Varianten- oder Layoutwechseln ist sie unflexibel.
Der Gelenkarm-Manipulator mit angepasstem Greifer liegt dazwischen und trifft die Anforderungen der OBC-Montage am genauesten: Er nimmt dem Werker das Gewicht ab und führt das Bauteil präzise, lässt aber die sensible Feinpositionierung und Verschraubung in Menschenhand, wo sie bei einem sicherheitsrelevanten Bauteil auch hingehört. Er braucht keine Schutzzelle, arbeitet direkt neben dem Werker und ist bei Änderungen an Bauteil oder Linie mit vergleichsweise geringem Aufwand anpassbar.
Die Handhabungslösung von Zeilhofer für die OBC-Montage
Zeilhofer Handhabungstechnik realisiert für die OBC-Montage ein an einem Schienensystem geführtes Handhabungsgerät, das oberhalb der Montagelinie montiert wird. Es folgt dem Fahrzeug im Fließbetrieb, sodass der Werker den kompletten Montagevorgang in Bewegung durchführen kann.
Ein pneumatisch betriebener Greifer nimmt den OBC aus dem Logistikbehälter auf, führt ihn kontrolliert und mit Schwenkbewegung zur Karosserie und hält ihn dort in Position, bis die Verschraubung abgeschlossen ist. Der Greifer ist so ausgelegt, dass er auch unterschiedliche OBC-Varianten direkt aus dem Anlieferbehälter entnehmen kann, ohne dass Störkonturen entstehen oder ein Wechsel der Aufnahme nötig wird.
Für Werke, die ihre Linien häufiger anpassen oder Anlagen zwischen Standorten verlagern, wird das System zudem auf schnelle Umzugsfähigkeit ausgelegt, inklusive Stromversorgung und Peripherie. Engineering, Konstruktion, Fertigung, Inbetriebnahme und Service kommen aus einer Hand aus Holzkirchen.
Der Greifer entscheidet über die Prozesssicherheit
Jede Hebehilfe ist nur so gut wie ihre Vorrichtung. Beim OBC muss der Greifer an Flächen angreifen, die mechanisch belastbar sind, und empfindliche Bereiche wie Steckerkontakte, Dichtflächen und Kühlmittelanschlüsse konsequent freilassen. Gleichzeitig soll er mehrere Bauteilvarianten abbilden, damit im Werk keine zweite Vorrichtung vorgehalten werden muss. Wie ein solches End-of-Arm-Tooling entsteht, von der Greif- über die Saug- bis zur Sondervorrichtung, zeigt die Übersicht zu Vorrichtungen, Greifern, Saugern und Magneten.
Sicherheit, Normen und Anlagenabsicherung
Ein Handhabungsgerät für die OBC-Montage ist ein Lastaufnahmemittel und unterliegt damit der Maschinenrichtlinie. Für den Betrieb am laufenden Band gelten zusätzliche Anforderungen:
CE-Konformität für die Gesamtanlage inklusive Vorrichtung und Steuerung
Prüfung und Dokumentation als Lastaufnahmemittel, etwa im Rahmen eines TÜV-Checks
Wiederkehrende UVV-Prüfung nach DGUV im laufenden Betrieb
Sicherheitstechnische Einbindung in die Bandsteuerung, damit Gerät und Fördertechnik nicht kollidieren
Akustische oder optische Vorwarnung, bevor das Gerät in einen Sicherheitsbereich einfährt
Für unterschiedliche Lastbereiche ausgelegt
Anders als bei schweren Baugruppen wie Hochvoltbatterien oder Cockpits steht bei der OBC-Montage nicht die maximale Traglast im Vordergrund, sondern Präzision, Wiederholgenauigkeit und schonender Umgang mit einem empfindlichen Bauteil. Je nach Anforderung kommen unterschiedliche Systeme aus der Produktübersicht zum Einsatz:
Gelenkarm-Manipulator: pendelfrei bis 800 kg, Arbeitsradius bis 4,5 m, ideal für Schwenken und Positionieren an einer festen Station
Seil-Manipulator Acer und ZH70: leicht, schnell und in jedes Schienensystem integrierbar, für Lasten bis 150 kg
Hubachse ZH90 Flex-Arm: kombiniert starre Z-Führung mit Gelenkarm, bis 200 kg, für Anwendungen mit vertikaler Präzision und horizontaler Reichweite
Hubachse ZH90: lineare Z-Achse bis 1.200 kg für schwere Baugruppen im selben Produktionsumfeld
Damit deckt ein Anbieter die gesamte Bandbreite der E-Mobility-Montage ab, von der filigranen Leistungselektronik bis zur kompletten Batterie. Wie das bei den schweren Komponenten aussieht, zeigt der Beitrag Batteriemodul-Handling: sicher in der E-Mobilität. Welches System sich grundsätzlich für welche Bewegungsrichtung eignet, erklärt der Ratgeber Was ist eine Hubachse?.
Wirtschaftlicher Nutzen
Der Nutzen einer Handhabungslösung in der OBC-Montage lässt sich in vier Punkten zusammenfassen:
Weniger Ausschuss, weil das Bauteil geführt und definiert aufgenommen und abgesetzt wird
Geringere körperliche Belastung und damit weniger Ausfalltage durch Über-Kopf- und Zwangshaltungen
Stabilere Taktzeiten, weil der Vorgang unabhängig von Tagesform und Körperkraft reproduzierbar bleibt
Höhere Akzeptanz am Arbeitsplatz, weil ein Bediener das Bauteil allein und sicher handhabt
Einsatzbereiche
Handhabungsgeräte für die OBC-Montage kommen überall dort zum Einsatz, wo Elektrofahrzeuge in Serie gefertigt werden, unabhängig vom Automobilhersteller. Mit zunehmender Modellvielfalt und wachsenden Stückzahlen in der Elektromobilität wird die ergonomische und prozesssichere Handhabung der neuen Bauteile für immer mehr Werke zum Thema. Zeilhofer Handhabungstechnik ist nach ISO 9001 zertifiziert und arbeitet nach TISAX Level 2 mit Prototypenschutz, was gerade bei vertraulichen Automotive-Projekten zählt. Die Systeme sind in 18 Branchen und über 50 Ländern im Einsatz.
Häufige Fragen zur OBC-Montage mit Manipulator
Was ist ein On-Board-Charger?
Der On-Board-Charger ist das fest im Fahrzeug verbaute Ladegerät eines Elektrofahrzeugs. Er wandelt Wechselstrom aus Wallbox oder Steckdose in Gleichstrom für die Traktionsbatterie um und bestimmt damit die maximale AC-Ladeleistung des Fahrzeugs.
Warum reicht für den OBC keine einfache Aufnahme wie bei anderen Anbauteilen?
Der OBC verbindet empfindliche Leistungselektronik mit dicht abgedichteten Steckverbindungen. Eine unsaubere Aufnahme oder ein Stoß beim Ansetzen kann Bauteil oder Dichtflächen beschädigen. Der Greifer muss deshalb exakt auf Geometrie und empfindliche Bereiche des OBC abgestimmt sein.
Kann ein Manipulator mehrere OBC-Varianten handhaben?
Ja. Bei entsprechender Auslegung des Greifers lassen sich unterschiedliche OBC-Varianten, etwa je nach Ladeleistung oder Fahrzeugmodell, mit derselben Vorrichtung direkt aus dem Anlieferbehälter entnehmen. Ein Wechsel der Aufnahme entfällt.
Wie wird der OBC bis zur Verschraubung sicher gehalten?
Das Handhabungsgerät fixiert das Bauteil in der vorgesehenen Einbaulage und hält es dort kraftschlüssig, bis der Werker die Verschraubung an der Karosserie abgeschlossen hat. Der Werker trägt zu keinem Zeitpunkt das Gewicht des Bauteils.
Funktioniert das auch im Fließbetrieb?
Ja. Das Handhabungsgerät wird in einem Schienensystem oberhalb der Linie geführt und folgt dem Fahrzeug, sodass die Montage in Bewegung erfolgen kann. Zur Anlagenabsicherung wird es in die Bandsteuerung eingebunden.
Muss ein Handhabungsgerät für die OBC-Montage geprüft werden?
Ja. Als Lastaufnahmemittel unterliegt es der Maschinenrichtlinie und wird entsprechend geprüft und dokumentiert, etwa im Rahmen eines TÜV-Checks. Im laufenden Betrieb kommt die wiederkehrende UVV-Prüfung nach DGUV hinzu.
Lässt sich das System an einen anderen Standort umziehen?
Ja, sofern dies bereits bei der Konstruktion berücksichtigt wird. Zeilhofer legt Handhabungsgeräte für die Automobilproduktion auf Wunsch so aus, dass Gerät und Peripherie einschließlich Stromversorgung kurzfristig umgesetzt werden können.
Pneumatisch oder elektrisch?
Für die OBC-Montage wird der Greifer üblicherweise pneumatisch betrieben, weil Druckluft in Montagelinien ohnehin verfügbar ist und pneumatische Greifer schnell, robust und einfach zu warten sind. Wo keine Druckluft zur Verfügung steht, sind elektrische Varianten möglich.
Sie planen die Handhabung Ihrer OBC-Montage?
Zeilhofer Handhabungstechnik entwickelt individuelle Handhabungslösungen für die Montage von On-Board-Chargern und weiteren Komponenten der Elektromobilität, von der Konzeptprüfung über Konstruktion und Fertigung bis zur Inbetriebnahme am Band. Wir analysieren Ihren Prozess und entwickeln einen passenden Manipulator oder Greifer. Jetzt unverbindlich anfragen.
