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DER KONSTRUKTEUR 10/2020

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DER KONSTRUKTEUR 10/2020

AUTOMATISIERUNGSTECHNIK

AUTOMATISIERUNGSTECHNIK SENSOREN IM GRIFF PRODUKTE UND ANWENDUNGEN Wer an Hochlohnstandorten wie der Schweiz wirtschaftlich produzieren will, tut gut daran, auch angestammte manuelle Prozesse auf deren Automatisierungspotenzial zu prüfen. Der Drucksensorspezialist Keller aus Winterthur hat dazu im Betriebsmittelbau eigens eine Projektgruppe installiert, die Konzepte zur Prozessautomation entwickelt und die entsprechenden Anlagen in Eigenregie baut. Ein Spezialist für Greifsysteme und Spanntechnik hat als Projektpartner sämtliche Komponenten zur Prozessverkettung geliefert. Wir sind Perfektionisten. 80 Prozent genügen uns nicht“, beschreibt Robert Bätschi, Leiter des Betriebsmittelbaus der Keller AG die Philosophie seines Teams. Schließlich hängt von der einwandfreien Funktion der Keller-Drucksensoren in der Luft- und Raumfahrt, Öl- und Gasindustrie, Wasserwirtschaft sowie im Automobilbau jede Menge ab – oft sogar Menschenleben: Sie überwachen den Kabineninnendruck in Flugzeugen, sorgen für die reibungslose Umschaltung von Erdgas auf Benzin in bivalenten Fahrzeugen und dienen als Referenzsensoren in der Labortechnik. Das hohe Qualitätsniveau der Drucksensoren, für das der Anbieter weltweit bekannt ist, bestimmt auch den Anspruch im hauseigenen Anlagenbau. Der Auftrag war klar definiert: Die Reinigung, Weiterverarbeitung und Prüfung von Membrankörpern für Drucksensoren, die bislang manuell an Handarbeitsplätzen erfolgten, sollten automatisiert werden. „Es handelt sich um eine derart monotone Arbeit, dass sich kaum noch Personal findet“, erläutert Projektleiter Florian Wernli die Hintergründe. Unabhängig von der Erfahrung und Tagesform der Mitarbeiter sollte der automatisierte Prozess eine nachvollziehbare und konstant hohe Qualität erzielen. Dabei steckte die Tücke im Detail: Sämtliche Schritte, wie die optische und technische Prüfung der Teile, deren Reinigung, das Prägen oder die Kontrolle der Prägestempel, wurden bislang von erfahrenen Mitarbeitern intuitiv erledigt. Entscheidend war, für jeden Teilschritt geeignete Systeme zu finden beziehungsweise zu entwickeln, die einen stabilen Prozess und hochwertige Ergebnisse gewährleisten. Wurden im ersten Schritt vier Sensortypen ausgewählt, sollen mittelfristig bis zu zwölf Typen automatisiert produziert werden. Dass die Anlage modernste Vision-Sensorik mit Deep-Learning-Technologien kombiniert, zeigt, auf welch hohem Niveau das Unternehmen agiert. Letztlich ging es darum, selbst kleinste Abweichungen zuverlässig zu erkennen und zu klassifizieren, sodass am Ende ausschließlich qualifizierte Gutteile in den erforderlichen Qualitätsstufen das Haus verlassen. Wichtigster Projektpartner im Bereich Handling war dabei der Greifsysteme- und Spanntechnikspezialist Schunk. TESTAUFBAU BELEGT HOHE GENAUIGKEIT Projektleiter Florian Wernli hat sich tief in die Materie eingearbeitet und zahlreiche Aspekte der vollautomatisierten Produktions- und Prüfzelle hinterfragt. „Vor der Installation wurden beispielsweise die X-Achsen von Schunk in einem Testaufbau mit Messvorrichtung auf ihre Genauigkeit untersucht. Heute steht für uns fest: Die Achsen Autor: Harald Dickertmann, Executive Vice President Sales Gripping Systems, SCHUNK GmbH & Co. KG, Lauffen/Neckar 01 02 12 DER KONSTRUKTEUR 2020/10 www.derkonstrukteur.de

sind schnell und sehr genau. Wir hatten in der Testapplikation nicht einen Mikrometer Spiel“, berichtet er und lobt im gleichen Atemzug das Zusammenspiel der Achsen mit den von der Keller AG vorgegebenen Beckhoff-Motoren. „Zum Teil fahren wir mit 1 000 mm/s und das hochpräzise.“ Dass sich das Team letztlich für eine umfassende Zusammenarbeit mit Schunk entschied, habe zum einen an dem nachgewiesen hohen Qualitätsniveau, zum anderen an der breiten Produktpalette gelegen. „Uns war wichtig, dass die Zahl der Lieferanten nicht ins Unermessliche steigt. Deshalb hatten wir einen Anbieter gesucht, der nicht nur Linearachsen produziert, sondern auch Drehmodule, Greifer und Drehdurchführungen und zwar auf dem Qualitätsniveau, das wir mit der Anlage insgesamt anstreben“, erläutert Wernli weiter. ROBUSTE UND PRÄZISE ACHSSYSTEME Insgesamt neun elektrische Linearmodule der fein abgestuften Baureihen Schunk Beta und Schunk Delta sind in der Anlage verbaut und gewährleisten einen zuverlässigen, schnellen und präzisen Transport der bis zu 20 Werkstückträger, die jeweils mit bis zu 380 Teilen bestückt sind. Die im Fall der Keller AG spindelgetriebenen Linearmodule erzielen in der maximal verfügbaren Baugröße hohe Antriebskräfte bis 12 000 N, sie erreichen Verfahrgeschwindigkeiten bis 2,5 m/s und eine hohe Wiederholgenauigkeit von ± 0,03 mm. Der Antrieb erfolgt in der Anlage wie vorgegeben über einen Beckhoff-Servomotor, der über einen Flansch und eine Kupplung, zum Teil auch über Umlenkgetriebe, mit der Achse verbunden ist. Um die Zuverlässigkeit und Lebensdauer der Linearmodule zu erhöhen, schützen speziell fixierte Abdeckbänder aus Kunststoff die Führungen und Antriebselemente vor Schmutz. Beide Baureihen kombinieren einen robusten Aufbau mit einem rasanten Tempo für kurze Zykluszeiten und eine hohe Wiederholgenauigkeit. Die Module der Delta-Baureihe verfügen aufgrund der doppelten Profilschienenführung über eine extreme Steifigkeit, sodass auch hohe Lasten mit maximaler Präzision verfahren werden können. Mit minimalem Konstruktionsund Montageaufwand lassen sich aus dem Linearmodulprogramm hocheffiziente Pickand-Place-Einheiten, Kreuzschlitten, Greifschwenkeinheiten, Portalsysteme oder ganze Funktionsbaugruppen aufbauen. Selbst Mehrachssysteme sind komplett mit Standardelementen zu realisieren. Ein Highlight der Anwendung ist sicherlich der Lagerlift, bei dem zwei 1 400 mm lange, synchron angetriebene Beta-40-Linearmodule als Transferachsen in Y-Richtung mit einem robusten Beta-60-Linearmodul in Z-Richtung kombiniert wurden. Mit dem Achssystem wird eine pneumatische Schunk-SRU-plus-40-Schwenkeinheit verfahren, auf der wiederum ein Beta-40- Linearmodul für die Bewegung in X-Richtung montiert ist. Mit dem Transfersystem ist es möglich, komplett bestückte Werkstückträgerpaletten aus dem Lager zu entnehmen, um 180 ° einzuschwenken und in einem Pick-and-Place-Lager abzulegen, von wo aus die Bauteile einzeln per Roboter entnommen und einem ersten Leak-Test zugeführt werden. Ein zweites Transfersystem übernimmt den Teiletransport nach der Teilereinigung. Dieses besteht aus einem besonders tragfähigen, 1 115 mm langen Delta-110-Linearmodul am Boden (Y-Achse), über das eine vertikal montierte Beta-60-Linearachse ver- 01 Membrankörperhandling: In der Anlage werden künftig bis zu 12 Bauteilvarianten vollautomatisiert produziert, hinter dem Roboter ist ein Linearsystem zu sehen, das aus Schunk-Linearmodulen konstruiert wurde 02 Schweißnahtprüfung: Mithilfe eines Roboters werden die Teile aus dem Pick-and- Place-Lager vereinzelt und einer Schweißnahtprüfung zugeführt, über eine Schunk-Drehdurchführung wird der Greifer mit Vakuum versorgt 03 Reinigungsstation: Kompakte elektrische Drehmodule von Schunk versetzen die Teile zur Reinigung in Rotation, in die Drehmodule ist eine Mediendurchführung integriert, über die die Greifer angesteuert werden WIR MACHEN IHRE MASCHINE SICHER Industrie-4.0-taugliche Sicherheitslösung: Schmersal SD-Bus ■ Reihenschaltung von bis zu 31 unterschiedlichen Sicherheitsschaltern ■ Reduzierter Verdrahtungsaufwand ■ Übermittelt umfangreiche Diagnosedaten ■ Schnelle, detaillierte Störungsmeldungen ■ Unterstützt Predictive Maintenance www.schmersal.com 03

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