Profinet-I/O-Module in der Förderanlage
Fertigungslinie für High-End-Küchenhelfer
Hindernisse umgehen und trotzdem auf direktem Weg ans Ziel kommen - das sind die Anforderungen einer neuen Förderlinie, auf der Vorwerk die Küchenmaschine Thermomix produziert. Die Sensor- und Aktor-Signale gelangen darin über Profinet-I/O-Module zur Steuerung. Um die Flexibilität der gesamten Anlage sicherzustellen, kommt es bei den Modulen auf Baugröße, Flexibilität und Unabhängigkeit an.
Bild: Hans Turck GmbH & Co. KGDer Küchenhelfer Thermomix TM5 von Vorwerk soll mit seinem Design, seiner Guided-Cooking-Funktion und seinen Rezept-Chips das digitale Zeitalter des Kochens einleiten. Für dieses Produkt eine effiziente Fertigungslinie aufzubauen, war eine Herausforderung. Vorwerk vertraute hier auf den Böma, einen österreichischen Anbieter von Fördertechnik. Das Unternehmen plante, konstruierte und baute die Förderlinien für die wesentlichen Bauteile des smarten Küchenhelfers zwischen Kunststoffspritzerei und Gerätemontage. Die Aufgabe ist schnell erklärt: Das zu befördernde Produkt muss in der richtigen Zeit materialschonend und auf die Mitarbeiter abgestimmt von A nach B transportiert werden. Ein Roboter entnimmt dazu die Spritzgussteile aus der Maschine und legt sie auf das Förderband. Diese Teile müssen dann über die einzelnen Linien an bestimmte Positionen in einer anderen Halle gebracht werden. Dabei war die Taktzeit vorgegeben, in der ein Teil von den Werkern in der Montagelinie entnommen werden kann. Auf die gesamte Länge der Förderbänder, jeweils rund 50m, musste also auch ein Zeitpuffer eingeplant werden.
Bild: Hans Turck GmbH & Co. KGHindernislauf
Die erste Herausforderung war die bestehende Raumaufteilung in der Produktionshalle. Punkt A war klar, Punkt B auch, dazwischen ergaben sich aber Hindernisse, die es zu überwinden galt. Die Böma-Konstrukteure haben zunächst damit begonnen, die Förderlinien genau in die bestehende Halle einzupassen. Manche Hindernisse wie Mauern wurden umgangen, andere auch durchdrungen, um den Platz bestmöglich auszunutzen. Teilweise konnten auch bestehende Öffnungen verwendet werden. Die theoretische Konstruktion der Förderbänder musste genau in die Planung der Halle eingepasst werden. Dies geschah über mehrere Linien und auf mehreren Ebenen. Um vertikal zu fahren, wurden Hubwerke eingesetzt. Um die Spritzgussteile nach links oder rechts zu bewegen, verwendete man pneumatische Dreheinheiten und je nach den Gegebenheiten vor Ort elektrische oder pneumatische Querverschubachsen. Die Produkte selbst werden über Flachgurtbänder transportiert. Für ein Produkt musste Böma jedoch seinen selbst entwickelten Zahnriemenförderer einsetzen. Das variable System ist genau auf die Form dieses Produkts angepasst und ermöglicht so einen störungsfreien Transport vom Spritzguss zum Werker.
Kompakte I/O-Module überzeugen
Auch die Steuerung der kompletten Anlage übernahm Böma. Die Signale der Sensoren bringen kompakte I/O-Module TBEN-S von Turck über Profinet zur Steuerung. An die Module sind auch die Aktoren der Anlage angebunden. Die Konfiguration der TBEN-S-Variante mit vier digitalen Ausgängen und vier digitalen Eingängen entsprach dem Signalbedarf an etlichen Stellen der Förderstrecke. "Ein Teil der Anlage wurde nicht neu gebaut, sondern in bestehende Anlagen integriert. Da war zunächst unklar, wie viele Ein- und Ausgangssignale wir zur Steuerung bringen müssen. An diesen Stellen haben wir die frei konfigurierbaren TBEN-S-DXP eingesetzt. So konnten wir die Konfiguration auch noch im Nachhinein dem konkreten Bedarf anpassen. Geräte mit frei konfigurierbaren Ein- und Ausgängen haben wir bei anderen Herstellern nicht gefunden", erklärt Helmut Sutterlüty, Konstruktionsleiter bei Böma und ergänzt: "Andere Systeme in dieser Bauform benötigen zusätzliche Kopplermodule zum Profinet-Strang und müssen wiederum untereinander gekoppelt werden." Außerdem war die Baugröße ausschlaggebend: Mit 32mm Breite passen sie auf die schmalen Aluprofile der Förderanlage. Alle Sensoren im Projekt stammen aus dem Turck-Portfolio. Zur Erfassung der Teile auf dem Band wurden hauptsächlich QS-18-Einweglichtschranken vom Turck-Partner Banner Engineering eingesetzt. Neben der Reichweite von 7,5m, zeichnen sie sich mit einem kleinen Lichtpunkt, der eine hohe Genauigkeit liefert, aus. Um die Position der Pneumatikzylinder zu erfassen, setzte Böma magnetinduktive BIM-UNT-Schalter ein, die direkt in die Nut der Aluzuylinder gesetzt werden können und dort die Position des Kolbens erfassen. Auch die Anschlusstechnik, insbesondere die M8-Sensor/Aktor-Leitungen zur Anbindung an die TBEN-Module und M8-Power-Leitungen lieferte Turck. Für die Positionsabfrage und Endschalter der Hubwerke wurden Sensoren vom Typ Bi4-M12-VP6X verwendet. Wer Projekte dieser Größenordnung kennt, weiß, dass zwischen Planung und Konstruktion auf der einen und der Umsetzung in der Praxis auf der andern Seite Welten liegen können. Durch die enge Abstimmung der Konstruktionsabteilung mit dem Kunden und den Monteuren war hier gewährleistet, dass auch der Aufbau der Anlage passend realisiert wurde. Wesentliche Teile der Anlage wurden zuerst bei Böma aufgebaut, um erste Testläufe durchzuführen und dem Kunden eine Abnahme bzw. ein erstes Bild der Anlage zu ermöglichen. Das ersparte Überraschungen beim Aufbau beim Kunden. Auch durch die I/O-Module von Turck ging der Aufbau recht zügig voran, da viele Elemente bereits bei Böma vorverdrahtet werden konnten. Bei der eigentlichen Inbetriebnahme der Anlage in der Produktionshalle konnte Böma die Stärke seines selbst entwickelten Baukastensystems ausspielen, denn die Monteure können damit auch in letzter Minute noch Anpassungen vornehmen. Die unterschiedlichen Profile haben alle dieselbe Nut, egal wie breit sie sind. Zur Verbindung der einzelnen Elemente muss nicht gebohrt werden. Die Förderanlage konnte schließlich alle Ansprüche erfüllen. Die unterschiedlichen Linien sind in die Produktionshalle integriert. Zusätzlich wurden noch Portale unter den Linien eingerichtet, um leichtere Zugänge für die Mitarbeiter zu schaffen. Die einzelnen Komponenten des Thermomix laufen in der richtigen Zeit von A nach B, werden an keiner Stelle des Prozesses beschädigt und der Werker kann im vorgegebenen Takt direkt an der Förderlinie die Produkte entnehmen.
Hindernisse umgehen und trotzdem auf direktem Weg ans Ziel kommen - das sind die Anforderungen einer neuen Förderlinie, auf der Vorwerk die Küchenmaschine Thermomix produziert. Die Sensor- und Aktor-Signale gelangen darin über Profinet-I/O-Module zur Steuerung. Um die Flexibilität der gesamten Anlage sicherzustellen, kommt es bei den Modulen auf Baugröße, Flexibilität und Unabhängigkeit an.
Bild: Hans Turck GmbH & Co. KGDer Küchenhelfer Thermomix TM5 von Vorwerk soll mit seinem Design, seiner Guided-Cooking-Funktion und seinen Rezept-Chips das digitale Zeitalter des Kochens einleiten. Für dieses Produkt eine effiziente Fertigungslinie aufzubauen, war eine Herausforderung. Vorwerk vertraute hier auf den Böma, einen österreichischen Anbieter von Fördertechnik. Das Unternehmen plante, konstruierte und baute die Förderlinien für die wesentlichen Bauteile des smarten Küchenhelfers zwischen Kunststoffspritzerei und Gerätemontage. Die Aufgabe ist schnell erklärt: Das zu befördernde Produkt muss in der richtigen Zeit materialschonend und auf die Mitarbeiter abgestimmt von A nach B transportiert werden. Ein Roboter entnimmt dazu die Spritzgussteile aus der Maschine und legt sie auf das Förderband. Diese Teile müssen dann über die einzelnen Linien an bestimmte Positionen in einer anderen Halle gebracht werden. Dabei war die Taktzeit vorgegeben, in der ein Teil von den Werkern in der Montagelinie entnommen werden kann. Auf die gesamte Länge der Förderbänder, jeweils rund 50m, musste also auch ein Zeitpuffer eingeplant werden.
Bild: Hans Turck GmbH & Co. KGHindernislauf
Die erste Herausforderung war die bestehende Raumaufteilung in der Produktionshalle. Punkt A war klar, Punkt B auch, dazwischen ergaben sich aber Hindernisse, die es zu überwinden galt. Die Böma-Konstrukteure haben zunächst damit begonnen, die Förderlinien genau in die bestehende Halle einzupassen. Manche Hindernisse wie Mauern wurden umgangen, andere auch durchdrungen, um den Platz bestmöglich auszunutzen. Teilweise konnten auch bestehende Öffnungen verwendet werden. Die theoretische Konstruktion der Förderbänder musste genau in die Planung der Halle eingepasst werden. Dies geschah über mehrere Linien und auf mehreren Ebenen. Um vertikal zu fahren, wurden Hubwerke eingesetzt. Um die Spritzgussteile nach links oder rechts zu bewegen, verwendete man pneumatische Dreheinheiten und je nach den Gegebenheiten vor Ort elektrische oder pneumatische Querverschubachsen. Die Produkte selbst werden über Flachgurtbänder transportiert. Für ein Produkt musste Böma jedoch seinen selbst entwickelten Zahnriemenförderer einsetzen. Das variable System ist genau auf die Form dieses Produkts angepasst und ermöglicht so einen störungsfreien Transport vom Spritzguss zum Werker.
Kompakte I/O-Module überzeugen
Auch die Steuerung der kompletten Anlage übernahm Böma. Die Signale der Sensoren bringen kompakte I/O-Module TBEN-S von Turck über Profinet zur Steuerung. An die Module sind auch die Aktoren der Anlage angebunden. Die Konfiguration der TBEN-S-Variante mit vier digitalen Ausgängen und vier digitalen Eingängen entsprach dem Signalbedarf an etlichen Stellen der Förderstrecke. "Ein Teil der Anlage wurde nicht neu gebaut, sondern in bestehende Anlagen integriert. Da war zunächst unklar, wie viele Ein- und Ausgangssignale wir zur Steuerung bringen müssen. An diesen Stellen haben wir die frei konfigurierbaren TBEN-S-DXP eingesetzt. So konnten wir die Konfiguration auch noch im Nachhinein dem konkreten Bedarf anpassen. Geräte mit frei konfigurierbaren Ein- und Ausgängen haben wir bei anderen Herstellern nicht gefunden", erklärt Helmut Sutterlüty, Konstruktionsleiter bei Böma und ergänzt: "Andere Systeme in dieser Bauform benötigen zusätzliche Kopplermodule zum Profinet-Strang und müssen wiederum untereinander gekoppelt werden." Außerdem war die Baugröße ausschlaggebend: Mit 32mm Breite passen sie auf die schmalen Aluprofile der Förderanlage. Alle Sensoren im Projekt stammen aus dem Turck-Portfolio. Zur Erfassung der Teile auf dem Band wurden hauptsächlich QS-18-Einweglichtschranken vom Turck-Partner Banner Engineering eingesetzt. Neben der Reichweite von 7,5m, zeichnen sie sich mit einem kleinen Lichtpunkt, der eine hohe Genauigkeit liefert, aus. Um die Position der Pneumatikzylinder zu erfassen, setzte Böma magnetinduktive BIM-UNT-Schalter ein, die direkt in die Nut der Aluzuylinder gesetzt werden können und dort die Position des Kolbens erfassen. Auch die Anschlusstechnik, insbesondere die M8-Sensor/Aktor-Leitungen zur Anbindung an die TBEN-Module und M8-Power-Leitungen lieferte Turck. Für die Positionsabfrage und Endschalter der Hubwerke wurden Sensoren vom Typ Bi4-M12-VP6X verwendet. Wer Projekte dieser Größenordnung kennt, weiß, dass zwischen Planung und Konstruktion auf der einen und der Umsetzung in der Praxis auf der andern Seite Welten liegen können. Durch die enge Abstimmung der Konstruktionsabteilung mit dem Kunden und den Monteuren war hier gewährleistet, dass auch der Aufbau der Anlage passend realisiert wurde. Wesentliche Teile der Anlage wurden zuerst bei Böma aufgebaut, um erste Testläufe durchzuführen und dem Kunden eine Abnahme bzw. ein erstes Bild der Anlage zu ermöglichen. Das ersparte Überraschungen beim Aufbau beim Kunden. Auch durch die I/O-Module von Turck ging der Aufbau recht zügig voran, da viele Elemente bereits bei Böma vorverdrahtet werden konnten. Bei der eigentlichen Inbetriebnahme der Anlage in der Produktionshalle konnte Böma die Stärke seines selbst entwickelten Baukastensystems ausspielen, denn die Monteure können damit auch in letzter Minute noch Anpassungen vornehmen. Die unterschiedlichen Profile haben alle dieselbe Nut, egal wie breit sie sind. Zur Verbindung der einzelnen Elemente muss nicht gebohrt werden. Die Förderanlage konnte schließlich alle Ansprüche erfüllen. Die unterschiedlichen Linien sind in die Produktionshalle integriert. Zusätzlich wurden noch Portale unter den Linien eingerichtet, um leichtere Zugänge für die Mitarbeiter zu schaffen. Die einzelnen Komponenten des Thermomix laufen in der richtigen Zeit von A nach B, werden an keiner Stelle des Prozesses beschädigt und der Werker kann im vorgegebenen Takt direkt an der Förderlinie die Produkte entnehmen.
Hans Turck GmbH & Co. KG
Dieser Artikel erschien in Industrial Communication Journal 1 2017 - 27.03.17.Für weitere Artikel besuchen Sie www.sps-magazin.de
