Laserschweissanlage

Elektrokonstruktion und Softwareerstellung für eine Laserschweissanlage

In diesem Beitrag geht es um Engineering-Dienstleistungen für ein bekanntes Maschinenbauunternehmen. Unser Aufgabengebiet umfasste die Schaltplanerstellung mit Eplan, SPS-Programmierung mit Siemens Step 7, sowie die Visualisierungsoberfläche mit WinCC flexible. Die darauf folgende Bedienerschulung und Instandhalterschulung runden die Komplettlösung ab. Der Kunde erhält somit eine individuelle Lösung aus einer Hand.

Lösen kapazitativer Engpässe durch unsere qualifizierte Engineering-Abteilung

Schweissen

Für ein renomiertes Maschinenbauunternehmen, soll die elektrische Planung, Projektierung, Softwareerstellung sowie die Inbetriebnahme durch uns erfolgen. Bei dieser Maschine handelt es sich um eine Laserschweißanlage für das automatische Verschweißen von Flap Tubes. Die Werkstücke sind typgebunden und in variablen längen zu handeln. Diese befinden sich jeweils auf Taktzeitgebundenen Kettenbandförderern.

Von diesem Werkstückträgerband werden die Teile anschließend in die Anlage gefördert. Ein Mitarbeiter legt dann die Teile per Hand in einen Werkstückträger ein. Mittels einer Schrittmotorachse sowie Antriebsrollen und gefederter Führungsrollen werden die Bauteile translatorisch durch die Förderpressvorrichtung an einen stehenden Laser herangeführt und zusammengeschoben. Eine Durchlaufschweißstation mit 3 Schrittmotorachsen verschweißt anschließend die Komponenten. Eine Einschubstation mit Schrittmotorachsen befördert die geschweißten Teile in einen Werkstückträger. Mittels Werkstückträgerband werden die Teile aus der Anlage heraus transportiert. Das Bestücken und Entnehmen der Werkstückaufnahmen erfolgt manuell und parallel zur Hauptzeit der Anlage.  

Hochwertige Dienstleistungen zur zuverlässigen Entlastung unserer Kunden

Im Rahmen der Elektrokonstruktion Definierten wir zunächst die Schnittstellen und das NOT-AUS Konzept. Den Schaltplan erstellen wir mit Eplan V5.70. Der Schaltschrank wurde nach EN 60204 geprüft und anschließend mit der Anlage verdrahtet. Für die Softwareerstellung programmierten wir das SPS Programm mit Siemens Step 7 und entwickelten die Visualisierungs-Oberflächen mit WinCC flexible. Nachdem die einzelnen Komponenten umgesetzt waren, nahmen wir die Sondermaschine in Betrieb und prüften den fehlerfreien Lauf aller Funktionen. Abschließend führten wir die Bedienerschulung und Instandhalterschulung durch und übergaben die Maschine an unseren Kunden.

Spezifikation dieser Anlage

Teilegewicht: bis 1,2 kg
Teilegröße: ca. Höhe 44-97 mm, Breite: 7,5-9 mm, Länge 200-750 mm
Taktzeit: ca. 6 Sekunden

Vorteile der Automatisierungslösung

  • Kapazitätsengpässe werden hierbei vermieden
  • Einbringung von Fachwissen, Ideen und Lösungskompetenz
  • Übernahme aller Aufgaben zur Elektrokonstruktion und Softwareerstellung:
    • Qualitätssicherung durch die Durchführung einer FMEA bzw. Risikoanalyse
    • vollständige Klärung der Schnittstellen mit den einzelnen Komponenten
    • Optimale Lösung der elektrotechnischen Aufgabe des jeweiligen Projektes
    • vollständige Klärung der Schnittstellen mit anderen Zulieferern z.B. des Lasers, der Motoren, etc.

Zur Elektrokonstruktion der bs Gruppe.

Buchsen in Querlenker

Automatisierte Montage von Buchsen

Flexibel gestaltete Automation für Automobilzulieferer. Wie ist das möglich? Ganz einfach, durch den Einsatz einer Rundtischanlage. In diesem Beitrag geht es um die Montage von zahlreichen Varianten und Baugruppen. Nicht nur die Montage ist hier entscheidend, sondern auch die Verringerung der jeweiligen Durchlaufzeit. Ein weiterer wesentlicher Punkt ist die Dokumentation und Nachverfolgung durch Hinterlegung der Teilenummer.

Viele kleine Arbeitsschritte erzeugen hohen Zeitbedarf und erhöhen viele Fehlerquellen

Ein Hersteller von Querlenkern benötigt eine flexibel gestaltete Fertigungsmaschine, die viele unterschiedliche Varianten von Baugruppen innerhalb einer Anlage Produzieren kann. Diese Fertigungsprozesse sollen im Idealfall Parallel durchführbar sein, um zudem die Durchlaufzeit pro Baugruppe zu verringern. Außerdem sollen insbesondere kritische Prozesse wie das Einpressen der Buchsen zur Nachverfolgung dokumentiert sein.

Zeitersparnis für Automobilzulieferer
Zeit und Fehlermöglichkeiten

Unsere Lösung für Automobilzulieferer

In unserer Automatisierungslösung werden in der ersten Station die Querlenker eingelegt. Die Buchsen werden über ein Förderband direkt an der Einlegestelle einer Rundtischanlage zur Verfügung gestellt. In der Rundtischanlage, bestehend aus vier Arbeitsstationen, laufen das Einpressen der Buchsen, das Beschriften und Reinigen der Teile gleichzeitig ab. An der vierten Position des Rundtischs werden die fertigen Querlenker entnommen bzw. neue eingelegt. Zur Qualitätsprüfung werden Während des Einpressens der Buchsen der Weg und die Kraft des Pressvorgangs überwacht und in einer Datei mit der dazugehörigen Teilenummer interlegt. Diese Teilenummer wird anschließend auf die Buchsen-Baugruppe geschrieben. Dadurch ist eine lückenlose Dokumentation des Herstellungsprozesses gewährleistet. Indem die Ablauforganisation der einzelnen Bearbeitungspositionen parallel läuft, verringert sich die Durchlaufzeit eines Teiles auf unter 15 Sekunden. Die Fertigung unterschiedlichster Varianten auf derselben Anlage, ist durch die variabel einstellbaren Aufnahmen der Rundtischanlage gegeben.

Vorteile einer Rundtischanlage

  • hohe Flexibilität sowie enorme Zeitersparnis
  • laufende Qualitätskontrolle
  • lückenlose Dokumentation

Lesen Sie mehr zum Thema Handhaben von Teilen auf unserer Webseite oder unseren Blogbeitrag zum Thema Glasscheiben in der Solarpaneelherstellung

Glasscheiben in der Solarpaneelherstellung

Handhaben von Glasscheiben in der Solarpaneelherstellung

Sicheres Handling von nassen Glasscheiben mit unterschiedlicher Stärke. Zum Einsatz kommt eine komplexe Greifer-Konstruktion und Greifer-Fertigung der bs Automatisierung. Einbringen von jeweils 20-40 Glasscheiben in ein Tauchbecken sowie anschließender Weitertransport.

Automatisierungen vereinfachen das Handling zerbrechlicher und unhandlicher Komponenten.

Anforderung an die bsGruppe

In der Solarzellenherstellung müssen verschieden starke Glasscheiben In nasschemischen Prozessen bearbeitet werden. Die jeweils 20-40 Glasscheiben (1400x1100mm) sollen über einen Werkstückträger sicher in das Tauchbecken der Prozessanlage eingebracht und anschließend sicher weitertransportiert werden.

Eine eigens konzepierte vollautomatische Lösung, vereinfacht diese Abläufe. Sie ermöglicht das handeln nasser und trockener Scheiben sowie verschiedener Stärken.

Flexible Steuerung und technisches Feingefühl bewirken große Prozessvorteile

Unsere Lösung

Handling von Glasscheiben

In unserer Belade- und Entladezelle nimmt ein Roboter die Glasscheiben von einem Förderband ab und schiebt sie stehend in einen Träger. Beim Einschieben der Glasscheiben in den Träger, fixieren Vakuumsauger die stehenden Scheiben. Diese sind während des Transports zusätzlich mit mechanischen Klauen gesichert. Jene Klauen werden beim Einbringen der Scheibe in den Träger entsprechend der Position des Roboters automatisch zurückgefahren. Das Zuführband der Scheiben wurde speziell für die Abnahme der Scheiben so konstruiert, dass von unten gegriffen wird. So liegt die Scheibe schon durch ihr Eigengewicht auf dem Greifer auf. Spezielle Abstützleisten verhindern zusätzlich ein Verformen der Scheibe während des Transports.

Vorteile unserer Be- und Entladezelle

  • Speziell auf das Glas abgestimmte Greifer.
  • Problemloses Handeln von nassen und trockenen Scheiben, durch mechanische Fixierung der Scheiben.
  • Handeln unterschiedlicher Stärken der Scheiben mit demselben Greifer.
  • Flexibler Ablageort, da ein Roboter zum Einsatz kommt.
  • leichte Bedienbarkeit
  • Hohe Dynamik durch hohe Geschwindigkeiten und Beschleunigungen.

Handhaben von Teilen.

Greiferkonstruktion

Erodier- und Schleifmaschinen

Effizientes Beladen und Entladen von Erodiermaschinen und Schleifmaschinen

Erodiermaschine und Schleifmaschine

Intelligente Be- und Entladung von bis zu vier Erodier- und Schleifmaschinen mit nur einem Roboter. Anschließend erfolgt Reinigung der bis zu 40 kg schweren Teile mittels Ultraschall. Mannloses bearbeiten über das ganze Wochenende.

Mitarbeiterzufriedenheit steigern durch Arbeiten ohne Wartezeiten.

Anforderung an die bsGruppe

Im Herstellprozess von Hartmetallwerkzeugen Variiert die Prozessdauer auf Erodier- oder Schleifmaschinen sehr stark. Dadurch entstehen für das Bedienpersonal Leerlaufzeiten von einigen Minuten bis zu Stunden. Führt der Mitarbeiter in dieser Zeit andere Tätigkeiten aus, muss er diese regelmäßig zur Beladung der Erodier- oder Schleifmaschinen unterbrechen. Um das Bedienpersonal an anderer Stelle effizienter einsetzen zu können, ist eine Automatisierungslösung für die Be- und Entladung der Erodier- oder Schleifmaschinen gefordert.

Geschickte Automatisierungslösungen für Ihre Standardprozesse

Unsere Lösung für effizientes Be- und Entladen der Erodier- und Schleifmaschinen

Bei dieser Sondermaschine bestückt die gelieferte Belade- und Entladezelle bis zu vier Maschinen. Der Roboter ist zentral zwischen den Maschinen positioniert. Dadurch kann der Roboter die Werkzeuge mit dem Greifarm wahlweise in die Maschine oder in die Werkzeugaufnahmen einlegen. Je nach Arbeitsprozess folgt auf das Erodieren oder Schleifen die Reinigung als ein weiterer Arbeitsschritt. Die Reinigung erfolgt mittels Ultraschall. Die Werkzeuge Können bis zu 40kg wiegen und werden von HSK- oder ISO-Werkzeughaltern in die Anlage gebracht.

Vorteile der Automatisierungslösung

  • bei insgesamt 32 zur Verfügung stehenden Werkzeugplätzen pro Maschine und einer mittleren Bearbeitungszeit von zwei Stunden können die Anlagen über das Wochenende komplett mannlos gefahren werden
  • während der „normalen“ Arbeitszeiten kann jede Maschine auf Wunsch noch manuell beladen werden ohne die automatische Beladung der anderen Maschinen zu blockieren
  • hohe Flexibilität: individuelle Programmierung je nach Bearbeitungsprozess
  • kurze Rüstzeiten: leichte Bedienbarkeit  
  • Investition: überschaubar, weil einfacher Aufbau, schnelle Amortisation durch Einsatz 24/7

Fertigungsmaschinen in der Automobilindustrie

Beladen und Entladen von Fertigungsmaschinen in der Automobilproduktion

Maßgeschneiderte Entladeeinheit für gebogene Rohre und Beladung einer Presse in der Automobilproduktion. Außerdem hohe Flexibilität durch magnetisches Greiferwechselsystem und Greiferbahnhof.

Automatisierungen vermeiden Belastende Arbeitsbedingungen Für das Bedienpersonal!

Anforderung an die bsGruppe

In der Automobilproduktion werden häufig gebogene Rohre verwendet, die mit dem sogenannten Innenhochdruckumformungs (IHU) Prozess erzeugt werden. Das Rohr befindet sich in einer Presse und wird von innen mit einem unter hochdruck stehendem Medium gefüllt. Das Rohr weitet sich dadurch aus und legt sich an die Form in der Presse an. Derzeit müssen die Rohre müssen allerdings noch manuell in die Presse eingelegt werden.

Das manuelle Einlegen der Teile ist für das Personal auf Dauer nicht durchführbar. Gründe dafür sind die oftmals großen, schweren und sehr unhandlichen Teile. Ein weiterer und nicht unwesentlicher Punkt für eine Automatisierte Lösung ist, dass aus den Teilen immer wieder Wasser austritt. Durch das Wasser werden die Werkzeuge sowie die Maschine sehr rutschig. Dies hat zur Folge, dass es ein erhöhtes Risiko für das Personal und das Unternehmen darstellt.

Unsere Lösung

Beladen und Entladen der Maschine zur Rohrbearbeitung. Zur Realisierung konstruierten wir eine Entladeeinheit. Durch den Einsatz eines Kettenförderers werden die nassen und glitschigen Teile einfach in die Roboterzelle transportiert. Ein Roboter nimmt die Teile mit leichtigkeit auf und belädt anschließend die IHU-Presse. Nach der Bearbeitung entlädt ein weiterer Roboter die Presse. Das Ausschleusen der fertigen Rohre aus der Zelle, erfolgt über zwei Ablagerutschen. Beide Roboter sind mit einem magnetischen Greiferwechselsystem ausgerüstet. Der Greiferbahnhof hängt an Schwenktüren. Desweiteren ist das Ein- und Ausschwenkendes Greifers möglich. Dadurch ist das Handling von vielfältigen Teilen während des durchlaufenden Prozesses direkt möglich.

In der Nebenzeit können die Greifer dadurch außerhalb der Zelle auf neue Teile umgerüstet werden. Die Abstimmung der Bewegung des Roboters, erfolgt durch eine Siemens-Leitsteuerung S7 und WinCC Visualisierung. Die umfangreiche Umhausung dient zudem als Schutz der Zelle. Der Schutzzaun hat außerdem verschiedene Bereiche, welche einen Zugang ermöglichen. Diese Bereiche sind mit einer Pilz PSS 3006 abgesichert sind.

Vorteile der Be- und Entladezelle in der Automobilproduktion

  • Planung, Softwareerstellung und Inbetriebnahme durch einen Dienstleister
  • daher gibt es auch keine Schnittstellenprobleme zwischen den Gewerken
  • Programmierung von Roboter, Sicherheits-SPS, sowie die SPS kommen aus einer Hand
  • übersichtliche Gestaltung der Schnittstellen
  • geringe Stillstandszeiten durch Visualisierung der fehlenden Signale
  • Gateways für die Sicherheitssignale erlauben optimale Diagnose der Sicherheitsfunktionen
  • durchgängig nur ein Ansprechpartner für das Gesamtprojekt
  • ganzheitliches Konzept
  • und vor allem, sehr gute Bedienbarkeit
Automatisierung Automobilproduktion
Automatisiertes Teilehandling in der Automobilindustrie

Übersicht: Automatisiertes Be- und Entladen von Teilen

Verkettung von Prozessen

Verkettung von Presse, Schleifmaschine und Durchlaufreinigungsanlage mittels Scararoboter und Handling.

Zur Verkettung werden Stanzteile von der Presse und der Schleifmaschine abgeholt und anschließend von einem Roboter lagerichtig in einen Werkzeugträger eingelegt und dann an die Anlage zur Reinigung übergeben. Die Taktzeit liegt dabei unter 2 Sekunden pro Teil.

Reduzierter Aufwand für Reinigungsprozesse entlastet das Bedienpersonal!

Anforderung an die bsGruppe

Stanzteile durchlaufen als Rohteile mehrere Bearbeitungsschritte, bis sie
als Fertigteile den Produktionsprozess verlassen. In diesem Fall werden die Teile in der ersten Station gestanzt. Einige durchlaufen weitergehend einen Prozess zur Reinigung und Befreiung von Spänen.

Anschließend folgt der Schleifprozess. Durch das Schleifen muss eine Reinigung von den Emulsionen und dem Schleifabrieb erfolgen. Diese erfolgt in einer Durchlaufsreinigungsanlage. Diese bezeichnen wir als Waschmaschine. In beiden Fällen sind die Reinigungsprozesse jedoch wesentlich schneller als die nachfolgenden Schritte der Verarbeitung. Daher kommt es am Ende der Reinigung oft zu Wartezeiten und Stockungen.
Um den Ablauf flüssiger und die Vorgänge weniger personalintensiv zu
gestalten, soll die Beladung und die Entnahme der verschiedenen Maschinen künftig ebenso automatisiert erfolgen.

Vollautomatisierung der Förderprozesse durch Verkettung mehrerer Arbeitsgänge.

Unsere Lösung

Unsere Automatisierung holt die Stanzteile aus der Feinschneidpresse ab und transportiert sie auf einem Förderband weiter. Ein Sensor identifiziert die verschmutzen Rohteile und positioniert diese zur Abholung für die Reinigung.
Die Abholung der verschmutzen Rohteile erfolgt über einen pneumatischen
Vakuumgreifer. Dieser ist an einem Scararoboter angebracht und legt die Rohteile lagerichtig in einen Träger ein und übergibt diesen weiter an die Waschmaschine. Da gleichzeitig 5 Rohteile in einem Werkträger in die Reinigung gefahren werden, erhöht sich dadurch der Durchsatz der Teile signifikant.


Haben die Teile die Reinigung durchfahren, bewegt sich der Roboter mit dem Vakuumgreifer über den Träger. Sein Lichttaster erkennt die Lage der Rohteile genau, so dass er die gereinigten Teile problemlos und voll automatisch entnimmt. Die gereinigten Teile werden passgenau in einem Magazin ablegt.
Der Einsatz eines Roboters zur Entladung einer Waschmaschine ermöglicht eine Durchlaufzeit von unter 2 Sekunden pro Teil. Durch den Einsatz eines drehbaren Magazins wird gewährleistet, dass keine Stillstandzeiten durch das Entladen des Magazins entstehen.
Die Entladeeinheit ist mittels digitaler Ein- und Ausgänge mit der Waschmaschine verbunden, sodass auch Signale, welche die gesamte Produktionslinie betreffen verarbeitet und ggf. auch ausgegeben werden können.

Vorteile unserer Maschine auf einen Blick

  • Taktzeit < 2 Sekunden / Teil
  • 24/7 (24 Stunden, 7 Tage, mannloser Betrieb)
  • geringe Amortisationszeit im 3-Schicht Betrieb
  • flexibler Ablageort durch Verwendung eines Roboters
  • Entladen des Magazins in der Nebenzeit

Ähnlich verhält sich die Situation auch nach der zweiten Bearbeitungsstation, der Schleifmaschine. In unserer Maschine werden die stanztechnisch hergestellten Rohteile anschließend über ein Förderband aus der Schleifmaschine in Richtung Reinigungsanlage transportiert. Sensoren erkennen die mit Emulsion und Schleifabrieb verschmutzten Teile. Das von uns entwickelte 2-fache Handling mit je einem pneumatischen Vakuumgreifer entnimmt die Rohteile und übergibt sie über ein Linearachssystem an das Förderband der Durchlaufreinigung. Die Beladeeinheit ist mittels digitaler Ein- und Ausgänge mit der Reinigungsanlage verbunden, um prozessrelevante Signale zu verarbeiten und ggf. auszugeben.

Durch das 2-fache Handling und die getrennten Förderstrecken an der
Waschmaschine lassen sich 2 Chargen gleichzeitig bearbeiten. Die Chargen sind daher jederzeit identifizierbar. Durch die Verwendung von 5-fach Greifern können Zykluszeiten pro Teil kleiner als 1 Sekunde erreicht werden.

Bei Versuchen lassen sich die Masken zur Ausrichtung zum Durchschleusen von Rohteilen anheben, um die Teile direkt begutachten zu können. Mittels einer SPC-Taste lässt sich die Maske anheben und der Mitarbeiter kann die Teile somit gefahrlos entnehmen.
Die automatisierte Verkettung der Schleifmaschine mit der Reinigungsanlage erzeugt eine effektive Verkürzung der gesamten Produktionszeit und entlastet das Personal.

Zusammenfassung zur Verkettung

  • die Anlage arbeitet mannlos und verhindert monotones und eintöniges Arbeiten
  • zügige Qualitätskontrolle während der Rüstzeit
  • 24 h / 7 Tage mannloser Betrieb
  • Bearbeitung von 2 Chargen gleichzeitig
  • alle Chargen sind jederzeit identifizierbar
  • gefahrlose Entnahme von SPC Teilen (statistical process control) durch Ausschleusen der Teile
  • schnelle Amortisation im 3-Schicht Betrieb