Handhabung Intelligentes Equipment für die smarte Produktion

Redakteur: Jan Vollmuth

Die industrielle Produktion steht vor einem grundlegenden Wandel. Der Trend geht zu intelligenten, hoch vernetzten Anlagen, die flexible Prozesse ermöglichen. Dabei reicht die Digitalisierung der Produktion weit über den Aufbau hochintegrierter Maschinen hinaus. Sie erstreckt sich über den kompletten Anlagen-Lebenszyklus vom Konzept und der Auslegung einzelner Komponenten bis zur Wartung und Langzeitanalyse.

Anbieter zum Thema

Mithilfe eines prototypisch integrierten Kraftmesssystems und einer speziellen Elektronik erfasst der Greifer Schunk EGL prozessintegriert in Echtzeit Angaben zur Größe des Bauteils, zu dessen Beschaffenheit und zu dessen Zustand.
Mithilfe eines prototypisch integrierten Kraftmesssystems und einer speziellen Elektronik erfasst der Greifer Schunk EGL prozessintegriert in Echtzeit Angaben zur Größe des Bauteils, zu dessen Beschaffenheit und zu dessen Zustand.
(Bild: Schunk GmbH & Co. KG)

Was haben der deutsche Philosoph und Mathematiker Gottfried Wilhelm Leibniz und der britische Mathematiker George Boole gemeinsam? Als Leibniz das Dualsystem 1703 in einem Artikel erstmals vollständig formulierte und Boole 1847 die Grundlagen für die boolsche Algebra legte ahnten beide nicht, dass sie damit wichtige Grundpfeiler der heute allgegenwärtigen Digitalisierung formulierten, die nun auch die industrielle Produktion verändert.

Kommunikation, Transparenz und Flexibität

Diesem Trend zur Digitalisierung trägt auch der Spezialist für Greifsysteme und Spanntechnik Schunk Rechnung. Für das Unternehmen stehen dabei drei Aspekte im Fokus: die Kommunikation aller beteiligten Komponenten, maximale Transparenz auf Anlagen-, Komponenten-, Leittechnik- und Unternehmensebene und eine flexible Reaktion auf externe und interne Ereignisse. Dazu stellt Schunk unterschiedliche Tools und Module bereit, die Planungs-, Inbetriebnahme-, Wartungs- und Stillstandzeiten reduzieren sollen.

So vereinfachen z.B. die Linearmodule Schunk ELP die Inbetriebnahme: Es genügt, die Achse über Norm-Stecker (M8/M12) anzuschließen, die Endlage mechanisch mit einem Sechskantschlüssel einzustellen und die Ein- beziehungsweise Ausfahrgeschwindigkeit an zwei Drehschaltern zu regulieren. Das Linearmodul einzusetzen erfordert also weder mechatronisches Know-how noch Platz im Schaltschrank.

Einrichten leicht gemacht

Eine in die Achse integrierte LED-Anzeige signalisiert den Status des Learn-Vorgangs. Meist genügen zwischen zwei und fünf Hübe, bis die automatische Programmierung abgeschlossen ist. Anschließend wird der Prozess kontinuierlich überwacht. Ändert sich das Teilegewicht im laufenden Prozess, passt die Achse ihr Bewegungsprofil automatisch an.

Beispielhafte Anwendungen des Smart Grippings auf Basis von Schunk-Greifern aus der zerspanenden Fertigung und der Highspeed-Leiterplattenproduktion zeigen, welche Aufgaben Greifer heute bereits übernehmen können. Hier ermöglichen intelligente, auf Kraft und Position regelbare Greifer vom Typ EGL autonome Handhabungsszenarien und gewährleisten eine vollautomatische Qualitätssicherung. Hierfür wurden die Greifer mit einem Kraftmesssystem sowie mit einer speziellen Elektronik ausgestattet, die die Daten verarbeitet. Nach der Verarbeitung können sowohl die ermittelten Informationen wie auch die Messdaten zur Prozessregelung an die Anlagensteuerung übertragen werden.

Qualität sicherstellen

Ohne Einsatz externer Sensoren erkennen die Greifer fehlerhafte Teile und entscheiden autonom, ob diese aus dem Prozess auszuschleusen ist. Wird ein Bauteil vor und nach einem Prozessschritt gegriffen, analysiert ein digitaler Dienst auf Basis des Wissens des Greifers im Falle einer Häufung von NIO-Teilen automatisch, ob der Fehler von vornherein vorlag oder ob beispielsweise Prozessveränderungen in der vorgelagerten Station zu einer Beschädigung des Bauteils geführt haben. Die ermittelten Informationen können kontinuierlich an die Anlagensteuerung, an übergeordnete interne und externe Systeme sowie an Cloudlösungen für statistische Prozessanalysen übertragen werden. Sämtliche Prozessschritte werden in Echtzeit überwacht und übergeordneten Ebenen, wie etwa einem ERP-System oder einer cloudbasierten Monitoring-Plattform zur Verfügung gestellt.

Darüber hinaus integriert Schunk systematisch vor- und nachgelagerte Prozesse. So sollen Konstrukteure und Anlagenplaner mithilfe des Mechatronics Concept Designer von Siemens PLM Software und der digitalen Zwillinge von Schunk schon bald in der Lage sein, komplette Handhabungssysteme im dreidimensionalen Raum zu simulieren und den gesamten Engineering-Prozess vom Konzept über Mechanik, Elektrik und Software bis hin zur Inbetriebnahme virtuell abzubilden.

Zukunft Digitaler Zwilling

An die Stelle des klassischen CAD-Hüllenmodells tritt dabei ein digitales Abbild der einzelnen Komponenten, das deren vollständige Funktionalität enthält. Der digitale Zwilling umfasst das CAD-Volumenmodell mit allen geometrischen Daten zur Modellierung in Siemens NX, CAE-Daten (Eplan) sowie ein kinematisches Verhaltensmodell, in dem der Hub, die Aus- und Einfahrgeschwindigkeit, die Beschleunigung, der Ruck, die Nennkraft und Masse hinterlegt sind.

Zusätzlich wird Schunk seine digitalen Zwillinge in einem zweiten Schritt künftig um diverse SPS-Bausteine zur virtuellen Inbetriebnahme (Software/Hardware in the Loop) erweitern. Das integrierte Engineering mithilfe der virtuellen Simulation soll Anlagenbauern und Anwendern eine signifikante Verkürzung der Projektlaufzeit, eine schnellere Inbetriebnahme und deutliche Effizienzeffekte bei der wiederholten Realisierung ähnlicher Anlagen erlauben.

CAD-Daten abrufbar

Anwender profitieren zudem schon heute von der Integration des Greifsystemprogramms in das Eplan Data Portal. Im ersten Schritt stellt Schunk die Elektro- und Fluidpläne von 16 Baureihen mit insgesamt 843 einzelnen Komponenten auf der webbasierten Datenplattform bereit. Bereits abrufbar sind die Greiferfamilien PGN-Plus, PZN-Plus und MPG-Plus sowie die wichtigsten Sensoren aus dem Zubehörprogramm. Zudem stehen mechatronische 24-V-Greifsystembaukasten mit den Greifern EGP, den kompakten Greif-Schwenkmodulen EGS und den selbstlernenden Linearachsen ELP sowie die intelligenten Mechatronikgreifer EGL mit CAN-Bus- und Profibus-Schnittstelle zur Verfügung. Alle weiteren Baureihen aus dem Standard-Greifkomponentenprogramm sowie zahlreiche Dreh-, Linear- und Roboterzubehörmodule sollen sukzessive folgen.

Jetzt Newsletter abonnieren

Verpassen Sie nicht unsere besten Inhalte

Mit Klick auf „Newsletter abonnieren“ erkläre ich mich mit der Verarbeitung und Nutzung meiner Daten gemäß Einwilligungserklärung (bitte aufklappen für Details) einverstanden und akzeptiere die Nutzungsbedingungen. Weitere Informationen finde ich in unserer Datenschutzerklärung.

Aufklappen für Details zu Ihrer Einwilligung

Mit den bereitgestellten Makros können Konstrukteure und Anlagenplaner ihren Projektierungsaufwand reduzieren und die Qualität der Maschinen- und Anlagendokumentation erhöhen. Sämtliche Daten stehen auf der Eplan-Plattform weltweit zur Verfügung. Sie können entweder direkt in die entsprechende Eplan-Softwarelösung integriert beziehungsweise über die Browserversion des Eplan Data Portals für den Einsatz in anderen CAE-Programmen heruntergeladen werden und lassen sich einfach per Drag & Drop in die jeweiligen Pläne einfügen. Damit erhöhen die standardisierten Makros die Effizienz und reduzieren zugleich die Gefahr von Fehlern bei der Projektierung.

Aufbauten online konfigurieren

Eine schnelle und fehlerfreie Konstruktion von Hochleistungsmontageanlagen soll der neue Online-Konfigurator von Schunk für die Montageautomation ermöglichen. Mit dem auf der E-Catalog-Solutions-Technologie von Cadenas basierenden Tool können komplette Pick-&-Place-Aufbauten konfiguriert werden: Statt jede Komponente einzeln zu laden und manuell zu einem Pick-&-Place-System zu kombinieren, kann nun das komplette Handling über einen einzigen Klick komfortabel in allen gängigen CAD-Formaten wahlweise in 2D oder 3D heruntergeladen werden.

So sollen sich mit geringem Konstruktions- und Montageaufwand unterschiedlichste Aufbauvarianten realisieren lassen. Eine intelligente Kombinationslogik stellt dabei sicher, dass nur solche Konfigurationen umgesetzt werden können, die technisch und mechanisch möglich sind. Der Konfigurator bietet Konstrukteuren und Anlagenplanern Zugriff auf das über 10.000 Kombinationsmöglichkeiten umfassende Modulprogramm für die Hochleistungsmontage.

Anforderungen der Montageautomation abdecken

Ob pneumatisch oder elektrisch, modular oder kompakt, flexibel oder einfach – mit seinem Programm will Schunk alle denkbaren Anforderungen der Montageautomation abdecken. Bereits im ersten Schritt enthält es alle für die Montageautomation in Frage kommenden Greifer und Linearmodule von Schunk sowie dessen komplettes Säulenaufbausystem. Zudem umfassen die individuell generierten Stücklisten sämtliche erforderlichen Normteile, wie Zentrierelemente und Schrauben.

Dass sich die Digitalisierung der Fertigung auch auf die Spannmittel auswirken wird, zeigen mehrere Studien für die smarte Werkstückspannung. So ermöglicht das elektromechanische Nullpunktspannmodul Vero-S NSE-E Mini 90-I eine permanente Überwachung von Einzugskraft, Spannschieberstellung, Innentemperatur und Zyklenzahl. Zudem kann das Modul die Anwesenheit der Werkstücke beziehungsweise Spannpaletten detektieren. So ist sichergestellt, dass der gesamte Spannprozess jederzeit unter optimalen Bedingungen abläuft. Werden die vorgegebenen Zielparameter über- oder unterschritten, weil beispielsweise die Einzugskraft nicht ausreicht, um einen Axialversatz des Werkstücks auszugleichen, erfolgt unmittelbar eine Meldung an die Anlagensteuerung. Auf diese Weise kann der Prozess gestoppt werden, bevor es zu Schäden kommt. (jv)

Motek 2017: Halle 7, Stand 7218

(ID:44832849)