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Lineartechnik Mechatronisches Gesamtpaket für Press- und Fügeanwendungen

| Autor / Redakteur: Timo Vogg / Dipl.-Ing. (FH) Sandra Häuslein

Mit dem Smart Function Kit für Pressvorgänge bietet Bosch Rexroth ein mechatronisches Gesamtpaket mit vorinstallierter Software. Sensata setzt es in der Sensormontage ein und senkt den Programmieraufwand drastisch.

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Variantenfertigung von Drehgebern bei Sensata: Das Smart Function Kit für Pressen senkt die Kosten für Engineering, Inbetriebnahme und Qualitätssicherung.
Variantenfertigung von Drehgebern bei Sensata: Das Smart Function Kit für Pressen senkt die Kosten für Engineering, Inbetriebnahme und Qualitätssicherung.
(Bild: Sensata)

Verschiedene Sensorvarianten in kleinen Losgrößen auf einer Linie fertigen, Fertigungsmodule selbst einrichten, automatisiert in Betrieb nehmen und die späteren Produktionsdaten automatisch erfassen: Diese Anforderungen hatte der internationale Hersteller Sensata im Blick, als es darum ging, eine flexible Multiproduktlinie für Drehgeber zu entwickeln.

Präziser, zuverlässiger und kosteneffizienter Pressvorgang

Die Drehgeber dienen später selbstfahrenden Transportshuttles zur Positions- und Abstandsbestimmung. Auf der neu geplanten Linie werden die Leiterplatte und die Scheibe der Sensoreinheit in das Gehäuse eingelegt und anschließend mit einem Deckel fixiert. Die mechatronische Lösung für den funktionskritischen und produktabhängigen Pressvorgang sollte nicht nur präzise und zuverlässig, sondern auch kosteneffizient sein. „Wir sind bestrebt, unsere Prozesse laufend zu vereinfachen und so viel wie möglich selbst zu machen – idealerweise mit Standardkomponenten und ohne Programmierarbeit“, sagt Jean-Marc Hubsch, Engineering Manager im Produktfeld Industrial Encoders von Sensata. Die Idee einer Produktlinie, die 1000 oder 10.000 Varianten eines Sensorsystems wirtschaftlich in kleinen Losgrößen fertigen kann, sei jung, aber zukunftsweisend, so Hubsch. Der Schlüssel hierfür liege in vorkonfigurierten Modulen, die sein Team lediglich zusammensetzen und parametrieren müsse, um sie in Betrieb zu nehmen.

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Smart Function Kit bietet Mechanik, Elektrik und Software im Gesamtpaket

Auf der Hannover Messe 2019 fand der Konstrukteur den passenden Baustein: das am Stand von Bosch Rexroth ausgestellte Smart Function Kit – ein mechatronisches Gesamtpaket aus Mechanik, Elektrik und Software für standardisierte Press- und Fügeanwendungen im Kräftebereich von 2 kN bis 30 kN. „Dieser einfach anzuwendende Baukasten ist nicht nur für Systemintegratoren interessant, sondern auch für Endanwender wie Sensata, die über eigenes Prozess-Know-how verfügen“, erklärt Rexroth-Projektleiter Laurent Steinmetz. Das Smart Function Kit für Press- und Fügeanwendungen kombiniert dazu Standardkomponenten wie einen elektromechanischen Zylinder (EMC), Kraftsensor, Servomotor, Antriebsregler und Industrie-PC mit einer intuitiven HMI-Software. Sie läuft geräteunabhängig im Browser und lässt sich so auch per Tablet im Feld bedienen.

Fertige Softwareblöcke per Drag-and-drop einfügen

Statt Codezeilen zu schreiben, wählen die Sensata-Ingenieure im Sinne einer visuellen Programmierung fertige Softwareblöcke aus und reihen sie per Drag-and-drop zu einem Workflow aneinander. Um die Einzelprozesse des Füge­vorgangs festzulegen, geben sie lediglich die zugehörigen Parameter ein. Der Antriebsregler wird automatisch parametriert, die Inbetriebnahme erfolgt über einen Wizard. „Im Vergleich zur bisherigen Praxis verringert sich die Engineer­ing-Zeit um bis zu 95 %“, erklärt Steinmetz. In der Betriebsphase sorgt die einfache Analyse mit Hilfe von Bewertungselementen des Pressprozesses für Zeitersparnis. Im Funktionsbereich Monitoring lassen sich Statusinformationen und Prozessergebnisse inklusive Kraft-Weg-Kurve live anzeigen und erfassen. „Alle Daten fließen direkt in unser EDV-System, wo sie für die Qualitätssicherung gespeichert und analysiert werden“, berichtet Jean-Marc Hubsch. „Das ist ein großer Gewinn für die Transparenz unserer Fertigung.“

Qualitativ hochwertige Hardwarekomponenten

Ein weiterer Grund, sich für das Smart Function Kit zu entscheiden, liegt für den Sensata-Konstrukteur in der hohen Qualität und Präzision jeder einzelnen Hardwarekomponente. Die aktuelle Aufgabe des Smart Function Kit, das genaue Einpressen des Gehäuseflansches mithilfe dreier Distanzbolzen, erfolgt bei einer Maximalkraft von 800 daN mit einer Genauigkeit von ±0,02 mm. Obwohl die Konfiguration der Produkte auf der Linie stark variiert, arbeitet die Lösung laut Hubsch 100 % zuverlässig. In der finalen Ausbaustufe der Produktionslinie erhält das Smart Function Kit die individuellen Produktionsparameter über eine RFID-Lösung von einem Chip auf dem Werkstückträger.

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Mit Smart Mechatronix in die Fabrik der Zukunft

Das Smart Function Kit von Bosch Rexroth ist das erste von drei Lösungspaketen der neuen Plattform Smart Mechatronix. Nach dem Motto „Plug-and-produce, perform, proceed“ sollen vorkonfigurierte und einsatzbereite Systemlösungen aus bewährter Hardware und intelligenter Software den Weg zur Fabrik der Zukunft ebnen.

Nach dem Smart Function Kit für Press- und Fügeaufgaben erscheint in Kürze eines für Handhabungsaufgaben: Ein kartesisches Ein- oder Mehrachssystem verbindet sich dabei mit Lineartechnik-Komponenten, Steuerungstechnik und Software zu einem abgestimmten Gesamtpaket.

Als weitere Smart-Mechatronix-Lösung folgt der Smart Flex Effector. Dahinter verbirgt sich ein sensorgestütztes Ausgleichsmodul mit unabhängiger Kinematik in sechs Freiheitsgraden, das die Genauigkeit von Handlings steigern soll. Zudem sollen mit dem Ausgleichsmodul auch völlig neue Einsatzgebiete und Anwendungen für Roboter und kartesische Systeme möglich sein.

Modulares Transfersystem ergänzt die Komplettlösung

Um das Engineering der Linie weiter zu vereinfachen, entschied sich Sensata ergänzend für ein modulares Transfersystem von Bosch Rexroth. Das gewählte TS 2 plus setzt sich ebenfalls aus Standardkomponenten zusammen, die sich flexibel kombinieren lassen. Gesteuert wird die Linie über die Embedded-Steuerung XM21 von Bosch Rexroth. Dank offener Schnittstellen integriert sich das Smart Function Kit bei Bedarf aber auch problemlos in die Liniensteuerung von Dritt­anbietern.

Mit dem flexiblen Transportsystem und dem darin integrierten Smart Function Kit habe Sensata einen einfach anwendbaren Systembaukasten gefunden, um Fügearbeiten hochwertig und kosteneffizient abzubilden, resümiert Jean-Marc Hubsch. Dies beginne bereits bei der einfachen Auslegung über das Softwaretool Linselect und der komfortablen Zusammenstellung per Online-Konfigurator mit anschließendem Download der CAD-Files bis hin zur Bestellung über den Rexroth-E-Shop. „Alle Komponenten wurden fertig konfiguriert in einem Paket geliefert“, bestätigt Jean-Marc Hubsch.

Bosch Rexroth will Software um Funktionsblöcke erweitern

Im Zuge der weiteren Entwicklung will Bosch Rexroth die Software um zusätzliche Funktionsblöcke erweitern, zum Beispiel um ein Predictive-Maintenance-Modul zur Optimierung der Wartung.

Im nächsten Schritt möchte Hubsch die Anzahl der Sensortypen auf der Linie erweitern. Darüber hinaus ist angedacht, die Linie zu duplizieren und an weiteren internationalen Standorten aufzubauen. Der Lösungsansatz soll mithilfe der globalen Unterstützung durch Bosch Rexroth international skaliert werden und Schritt für Schritt weiterwachsen.

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* Timo Vogg Technischer ist im Vertrieb der Bosch Rexroth AG tätig.

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