Automatisierung Aus fünf mach eins

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Hans Turck GmbH & Co. KG

Schneider Electric GmbH

Dunkermotoren GmbH

Dunkermotoren hat seine Lagerschild-Bearbeitung automatisiert und so deutlich effizienter gestaltet. Statt fünf einzelner Arbeitsschritte ist jetzt nur ein einziger notwendig.

Dunkermotoren, eine Marke von Ametek, entwickelt und produziert seit über 70 Jahren Antriebslösungen von 1 bis 5.000 W Abgabeleistung. Ein Großteil der Antriebskomponenten werden am Stammsitz gefertigt. Die konsequente Automation von Prozessen ist für die Wettbewerbsfähigkeit und Qualität der Produkte von großer Bedeutung. Die von EGS Automation automatisierte Lagerschild-Bearbeitung macht dies deutlich.

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Vor der Automation wurden die Lagerschilde bei Dunkermotoren in fünf Arbeitsgängen bearbeitet. Dabei wurden sie jeweils manuell in eine Maschine eingelegt, nach der Bearbeitung wieder entnommen und zum nächsten Arbeitsschritt transportiert. Der Gesamtprozess war so „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 vor und werden von einem Bediener in einen Teilebunker geschüttet. Über eine Fördertechnik mit Vorvereinzelung gelangen sie in den Erkennungsbereich einer 3D-Kamera von Keyence. Diese erkennt die Lage und radiale Orientierung der Rohteile und übermittelt die Greifposition an den ersten Roboter der Anlage, einen sechsachsigen Yaskawa GP7. Die Performance und einfache Handhabung von Yaskawa-Robotern hat Dunkermotoren schon in älteren Fertigungsanlagen überzeugt.

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 der Reinigungsanlage können diese dank Wechselstation ohne Unterbrechung des Prozesses frei nach Verfügbarkeit eines Bedieners entnommen werden.

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 s und 35 s; die Ausbringung damit zwischen 800 und 1.900 Teilen pro Schicht.

Die gesamte Produktionsanlage IIoT-ready

In der kompletten Anlage sind sechs Dunkermotoren 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 u.a. Betriebszustände, Produktionsdaten und Informationen zu erforderlichen Wartungen 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. Aber auch Informationen wie Phasenstrom, Drehzahl, Zykluszeit und Bewegungsstunden der verbauten Komponenten stehen zur Verfügung. Aufbauend auf dem Condition Monitoring System wurden auf der Cloudebene Drittsysteme integriert. Die Integration in die SAP-Instandhaltungssoftware gewährleistet z. B. die Weiterverarbeitung der bereitgestellten Daten.

Mehrwert dank Digitalisierung

Werden Grenzwerte innerhalb des Condition Monitoring System überschritten, wird der Kunde umgehend benachrichtigt. Dabei wird zwischen produktions- oder anlagenkritischen Alarmen sowie unkritischen Warnmeldungen unterschieden, welche direkt in die SAP-Instandhaltungssoftware durchgegeben werden. Im Servicefall werden die bereitgestellten Daten dank der von Nexofox entwickelten App an den entsprechenden Servicetechniker weitergegeben, der sich so 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. Alle Informationen über den Serviceeinsatz werden an die Software übertragen und dem Produktionsplaner wird gemeldet, dass die Anlage wieder bereitsteht. Der Alarm wird quittiert, steht jedoch in der Alarmhistorie zur Verfügung. Das erhöht die Transparenz, und Fehler lassen sich schneller identifizieren und beheben.

Das Beispiel zeigt: Für innovative und wirtschaftliche Lösungen lohnt sich der Blick über den Tellerrand. So entsteht eine Automatisierung über mehrere Fertigungsstufen hinweg inklusive vorausschauender Wartung und Condition Monitoring. (ud)

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