Wie ein Sägewerk industrielle Einzelfertigung umsetzt

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Fast-Technologie hilft bei Konzeption der Portale

Das Kernprinzip des Rundlaufsystems basiert auf Portalen, die die Platten nach dem ersten Längs- oder Kopfschnitt drehen und über Bürstentische, die als Puffer dienen, zum nächsten Sägeschnitt weitertransportieren. Durch das Rundlaufkonzept können die Schnittpläne in mehreren Ebenen optimiert werden. Sind die Teile fertig, schleust sie erneut ein Portal aus für die weitere Verarbeitung. Bei der Konzeption der Portale haben Schelling und Lenze die Fast-Technologie zum Einsatz gebracht. Hierbei handelt es sich um einen vollwertigen Robotik-Kern, der Maschinenbauern alles für die schnelle und flexible Handhabungsaufgabe bieten soll, auch ohne spezielle Kenntnisse in der Robotik. Die generelle Aufgabe besteht darin, die Säge schnell mit den richtigen Platten zu versorgen und diese beim Abtransport so zu positionieren, dass sie sich optimal weiterverarbeiten lassen. Dies geschieht unter Berücksichtigung der aktuellen Teilegrößen und des zur Verfügung stehenden Pufferplatzes. Für jedes Teil muss also eine eigene optimale Bahn berechnet werden. „Die Sägelinie muss so schnell wie möglich wieder frei werden, um eine optimale Leistung zu garantieren.“, sagt Nußbaumer.

Koordinierte Bewegungen machen Portale schneller und Fahrkurven sanfter

Wo liegen die Vorteile von mehrachskoordinierten Bahnprofilen im Vergleich zu ablaufgesteuerten Einzelachsbewegungen von XYZ-Portalen? Das Beispiel Schelling will zeigen, dass es vor allem die koordinierten Bewegungen im Raum sind, die das Portal schneller und die Fahrkurven sanfter machen. Daraus folgen höhere Taktzahlen, weil das Portal wegeoptimiert unterwegs ist. Weil die Fahrachsoptimierungen gleichbedeutend mit Zeitersparnis sind , kann das Portal langsamer fahren und kommt dennoch genauso schnell zum Ziel. Daraus folgt der Rückschluss, dass die Antriebe weniger Leistung benötigen und damit kleiner und preiswerter ausgelegt werden können. Der Effekt: sinkender Stromverbrauch und leichtere Maschinenkonstruktion.

Eine besondere Anforderung an die Lösung bei Schelling besteht darin, die Bewegung der Werkstücke im Raum so zu optimieren, dass Hindernisse im Arbeitsraum möglichst schnell umfahren werden können – auch wenn der Portalroboter lange Werkstücke bewegen muss. Das wird durch eine flexible werkstückabhängige Bahnplanung erreicht. Für den Transport in der Horizontalen sind die Tische mit Bürsten ausgestattet, auf denen die Platten kratzfrei entlanggleiten. Das spart Unterdrucksysteme, die schwere Platten mit Saugnäpfen anheben.

Welche Bahnen ein Portalroboter in der Praxis jeweils zu fahren hat, kann im Standardfall mit dem Technologiemodul „Pick & Place“ oder mit den standardisierten Bewegungsbefehlen der PLCopen Part 4 realisiert werden. Auch dadurch soll Zeit und Geld gespart werden, weil ein tiefergehender Einstieg in die Programmierung der Bewegungssteuerung nicht notwendig ist. Da auch spezifische Funktionen integriert werden können, soll das Technologiemodul einfach an die Besonderheiten einer Applikation angepasst werden können.

Vernetzte Produktion: Schelling will Industrie 4.0 umsetzen

Verarbeitet werden die Bahnen vom Lenze Motion Controller 3200C, der per Ethercat mit den angeschlossenen Lenze-Servoumrichtern kommuniziert. Schelling nutzt für die antriebstechnische Umsetzung die Lenze-Servoregler i700. Die Geräte sind auf koordinierte Mehrachsbewegungen spezialisiert und kommen im Sägezentrum von Schelling mit einem zentralen Einspeisemodul zum Einsatz.

Auf diese Weise werden die Servoregler direkt über den DC-Verbund versorgt – was durch einen Energieaustausch zwischen den einzelnen Umrichtern die Energieeffizienz verbessern soll und gleichzeitig einen kompakten Schaltschrankaufbau ermöglicht. Weil der Motion Controller neben der Bewegungssteuerung gleichzeitig als Schnittstelle zur überlagerten Anlagensteuerung dient, steht das Sägezentrum mit dem Produktionsplanungssystem in Verbindung, über das auch die Schnittgeometrien erzeugt werden. Damit will Schelling die Ziele von Industrie 4.0 in Richtung einer vernetzten Produktion umsetzen. „Wir denken immer mehr in mechatronischen Maschinenmodulen aus Mechanik, Elektronik und Software, die wir für andere Projekte wiederverwenden können. Deshalb brauchen wir Komplettanbieter, die uns auch bei der Softwareentwicklung unterstützen“, beschreibt Dietmar Nußbaumer die Zusammenarbeit mit Lenze.

Aus dem Blickwinkel des Engineerings erschließt die Fast-Technologie deutliche Effizienzgewinne entlang des kompletten Produktlebenszyklus, berichtet das Unternehmen, von der Konzeption einer Anlage über die Entwicklung und Programmierung bis hin zu Inbetriebnahme und der Wartung beim Betreiber. Weil Technologiemodule getestete und gut dokumentierte Softwareprodukte sind,soll sich der Aufwand für anspruchsvolle Softwaretests der Maschinenfunktionen reduzieren. Arbeitserleichterungen bieten zudem die umfangreichen Bibliotheken vorbereiteter Basisfunktionen und die insgesamt einfache Nutzung von komplexen Technologien wie „Pick & Place“ für diverse Roboterkinematiken. (kj)

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