Handhabung

Aus fünf mach eins dank Roboter

Aus fünf mach eins dank Roboter

Für innovative und wirtschaftliche Lösungen muss man über den Tellerrand hinausblicken. Das Resultat sind dann z. B. ein automatisierter Durchlauf von Werkstücken über mehrere Fertigungsstufen oder vorausschauende Wartung und Condition Monitoring dank smarter Vernetzung. 

 

Dunkermotoren, eine Marke von Ametek, entwickelt und produziert seit über 70 Jahren Antriebslösungen von 1 bis 5000 W Abgabeleistung. Ein Großteil der Antriebskomponenten werden am Stammsitz in Bonndorf im Schwarzwald gefertigt. Die konsequente Automation von Prozessen ist für die Wettbewerbsfähigkeit und Qualität der Produkte von großer Bedeutung. Die durch den Roboterspezialist EGS Automation automatisierte Lagerschild-Bearbeitung macht dies deutlich. 

Vor der Automation wurden die Lagerschilde bei Dunkermotoren in fünf Arbeitsgängen bearbeitet, in denen sie jeweils in eine Maschine eingelegt, nach Bearbeitung wieder entnommen und manuell zum nächsten Arbeitsschritt transportiert wurden. Der Gesamtprozess war damit „schwer planbar und mit hohem Personalaufwand verbunden“ sagt Mustafa Koyun, Manager Segment GP Production Parts bei Dunkermotoren. Bearbeitet werden zwei Lagerschildgrößen in insgesamt zehn Varianten. Die Bearbeitung umfasst das Einbringen von Bohrungen und Gewinden, sowie die zerspanende Bearbeitung der Innen- und Außenpassung. Je nach Variante muss ein weiterer Einstich gedreht werden.  

Die Automatisierung im Detail 

Vor der Bearbeitung liegen die Rohteile als Schüttgut in tragbaren Gitterbehältern vor, von wo sie von einem Bediener in einen Teilebunker geschüttet werden. Über eine Fördertechnik mit Vorvereinzelung gelangen sie in den Erkennungsbereich einer 3D-Kamera von Keyence, welche die Lage und radiale Orientierung der Rohteile erkennt und die Greifposition an den ersten Roboter der Anlage übermittelt. Dabei handelt es sich um einen sechsachsigen Yaskawa GP7 mit einer Reichweite von rund 900 mm und 7 kg Traglast. „Eine sehr gute Entscheidung.“ kommentiert Koyun. Die Performance und einfache Handhabung von Yaskawa-Robotern konnte Dunkermotoren schon in älteren Fertigungsanlagen überzeugen. 

Der Roboter nimmt die unsortierten Teile auf und übergibt sie an ein Transfersystem, wo sie auf Werkstückträgern drei Gewindeformeinrichtungen passieren. Diese können Gewinde in unterschiedlichem Lochbild und Größe einbringen. Nachdem die Werkstückträger über das Transfersystem zum ersten Roboter zurückkamen, werden sie gewendet und an das Übergabeshuttle am Eingang einer Drehmaschine vom Typ Index-ABC übergeben. 

Diese übernimmt die variantenabhängigen Bearbeitungen. Beim Umrüsten entfällt die meiste Zeit auf die Maschine. „Durch die Automation ist dies in weniger als fünf Minuten gemacht“, sagt Koyun. 

Nach abgeschlossener Bearbeitung schichtet der zweite Roboter, ebenfalls ein Yaskawa GP7, die Fertigteile in Waschkörbe, in denen sie zur Reinigungsanlage transportiert werden. Eine Wechselstation sorgt dafür, dass die Körbe ohne Unterbrechung des Prozesses frei nach Verfügbarkeit eines Bedieners entnommen werden können.  

Die Anlage läuft bis zu drei Stunden vollständig autonom. Das Einbringen neuer Rohteile und Entnehmen der Fertigteile dauert nur wenige Minuten. Dank des stark reduzierten Personaleinsatzes ist eine zusätzliche Schicht zur Abdeckung kurzfristiger Produktionsspitzen nun problemlos möglich. Die Taktzeit liegt je nach Variante zwischen 15 und 35 Sekunden; die Ausbringung damit zwischen 800 und 1900 Teilen pro Schicht.  

Die gesamte Produktionsanlage IIoT-ready 

In der kompletten Anlage sind sechs Motoren von Dunkermotoren selbst verbaut. An den Förderbändern des Zuführsystems, dem Transfersystem sowie den Hubeinheiten für die Teileübergabe verrichten bürstenlose Gleichstrommotoren der Baureihe BG zuverlässig Ihren Dienst. 

Die Integration der smarten Motoren ermöglichte die Digitalisierung der kompletten Anlage sowie die Integration in die digitale Infrastruktur des Unternehmens. Dank der IIoT Marke nexofox sind so u.a. Betriebszustände sowie Produktionsdaten und Informationen zu erforderlichen Wartungen nun jederzeit online abrufbar.  

Digitalisierte Lagerschildautomation 

Für die Digitalisierung wurden alle Komponenten auf der Feldebene mit einem EDGE-Gateway verbunden. Dieses verbindet die Lagerschildautomation mit der Cloud von Dunkermotoren und ist für die Kommunikation mit dem ERP-System zuständig. Die von Nexofox entwickelten digitalen Softwarelösungen wurden dabei sowohl auf der Feld- als auch auf der Cloudebene auf den Standards der Open Industry 4.0 Alliance (OI 4) aufgebaut.  

Für das Condition Monitoring werden verschiedene Komponenten-Parameter der Maschine verwendet und sinnvoll aggregiert. Daraus ergeben sich z. B. Informationen zum Energieverbrauch der Lagerschildautomation. Dank der konsequenten Umsetzung der OI4 Standards stehen Informationen wie Phasenstrom, Drehzahl aber auch die Zykluszeit und Bewegungsstunden der verbauten Komponenten zur Verfügung. Die Auswahl der Parameter wurde im Vorfeld definiert und innerhalb der Cloud visualisiert.  

Aufbauend auf dem Condition Monitoring System wurden auf der Cloudebene Drittsysteme integriert. Die Integration in die SAP-Instandhaltungssoftware gewährleistet z. B. die Weiterverarbeitung der von nexofox bereitgestellten Daten.  

Mehrwert dank Digitalisierung  

Werden Grenzwerte innerhalb des Condition Monitoring System überschritten, wird der Kunde darüber benachrichtigt. Dabei wird zwischen für die Produktion nicht kritische Meldungen sowie produktions- oder anlagenkritischen Alarmen unterschieden, welche direkt in die SAP-Instandhaltungssoftware durchgegeben werden. Ein Alarm kann beispielsweise durch einen ungewöhnlich schnellen Anstieg der Temperatur am Manipulator ausgelöst werden. Im Servicefall werden die bereitgestellten Daten dank der von nexofox entwickelten App an den entsprechenden Servicetechniker weitergegeben, sodass dieser sich optimal vorbereiten kann.  

Die Identifikation der Anlage erfolgt mittels QR-Code. Innerhalb der App werden neben Live-Daten auch alle anlagen- und komponentenspezifischen Dokumente bereitgestellt. Nach Abschluss eines Services meldet der Techniker den Einsatz über die Nexofox App zurück und alle Informationen über den werden an die SAP-Instandhaltungssoftware übertragen. Darüber hinaus wird z. B. dem Produktionsplaner gemeldet, dass die Anlage wieder bereitsteht. Der Alarm wird quittiert, steht jedoch in der Alarmhistorie zur Verfügung. So wird die Transparenz erhöht und wiederkehrende Fehler können effizienter identifiziert und schneller behoben werden.  

Dank EGS Automation konnte Dunkermotoren die Effizienz der Lagerschild-Bearbeitung deutlich erhöhen und kann sich nun dank der auf Standards basierenden nexofox Softwarelösungen auch im Störungsfall vollumfänglich auf seine Kernkompetenzen konzentrieren.   

Autoren: Heiko Röhrig, Senior Business Development Manager, EGS Automation GmbH und Christoph Baschnagel, Business Developer IIoT, Nexofox/ Dunkermotoren GmbH 

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