Dunkermotoren produziert am Stammsitz in Bonndorf im Schwarzwald seit über 70 Jahren modulare Antriebslösungen. Intelligente Fertigungslösungen und eine konsequente Automation sind dabei wesentliche Grundlagen für Wettbewerbsfähigkeit und Qualität der Produkte. Ein gutes Beispiel ist die Bearbeitung der Lagerschilde, die 2021 von EGS automatisiert wurde. EGS Automation aus Donaueschingen beliefert Dunkermotoren bereits seit 2013 mit Roboter- und Automationslösungen und gehört inzwischen ebenfalls zur Ametek-Gruppe.
Vor der Automation wurden die vorderen Abdeckungen der Elektromotoren an fünf Einzelarbeitsplätzen manuell bearbeitet bzw. in Maschinen eingelegt und dann manuell zum nächsten Arbeitsschritt transportiert. Bearbeitet werden insgesamt zehn Varianten. Die Bearbeitung umfasst dabei das Einbringen von diversen Bohrungen und Gewinden sowie die zerspanende Bearbeitung der Innen- und Außenpassung.
Je nach Variante muss an dem Zinkdruckgussbauteil ein weiterer Einstich – innen oder außen – gedreht werden. Neben den Befestigungsbohrungen im Lagerschild sowie den Radialbohrungen zum Verschrauben im Gehäuse ist bei einigen Varianten eine letzte Gewindebohrung für die Erdung notwendig.
Vorvereinzelung statt Bin Picking
Im Zentrum der automatischen Bearbeitung steht heute eine Drehmaschine von Index. Nachdem ein Bediener die Rohteile aus Gitterbehältern in einen Teilebunker geschüttet hat, gelangen diese über eine Fördertechnik mit Vorvereinzelung in den Erkennungsbereich einer 3D-Kamera von Keyence, die Lage und radiale Orientierung der Rohteile sowie die Greifposition an den ersten Roboter der Anlage (ein Yaskawa GP7) übermittelt.
„Eine reine Bin-Picking-Lösung haben wir nicht realisiert, um maximale Prozesssicherheit und Verfügbarkeit zu erreichen, die unabhängig von Erkennungsschwierigkeiten ist“, erläutert Heiko Röhrig, Senior Business Development Manager, EGS Automation GmbH. Für Mustafa Koyun, Manager Segment GP Production Parts bei Dunkermotoren, war das „sehr gute Entscheidung, denn die Anlage läuft zuverlässig und stabil und es gibt keine Produktionsunterbrechungen.“
Die Performance von Yaskawa-Robotern überzeugte Dunkermotoren schon in älteren Fertigungsanlagen, die noch immer stabil laufen. „Die Handhabung und Anpassung von Programmen ist einfach und ist auch für unsere Bediener ohne Robotererfahrung nach kurzer Schulung kein Problem“, sagt Mustafa Koyun.
Automation schnell umgerüstet
Der Yaskawa-Roboter nimmt die unsortierten Teile auf und übergibt sie an ein Transfersystem, wo sie auf Werkstückträgern drei Gewindeformeinrichtungen passieren. Je nach Bauteilvariante werden an einer oder mehreren Stationen unterschiedliche Gewinde eingebracht. Danach kommen die Werkstückträger über das Transfersystem zum ersten Roboter zurück. Dort werden sie gewendet und an das Übergabeshuttle übergeben, welches sie der Index-Drehmaschine zuführt.
Hier finden die variantenabhängigen Bearbeitungen statt. Beim Umrüsten entfällt die meiste Zeit auf die Maschine. Bei der Automation muss lediglich ein anderes Programm angewählt und die Werkstückträger des Transfersystems sowie die Greifwerkzeuge der Roboter verstellt werden. „Das ist in weniger als fünf Minuten gemacht“, sagt Mustafa Koyun.
Zwei bis drei Stunden autonom
Nach abgeschlossener Bearbeitung entnimmt ein zweiter Yaskawa-GP7-Roboter die Fertigteile und schichtet sie in Waschkörbe, in denen sie zur Reinigungsanlage transportiert werden. Eine Wechselstation sorgt dafür, dass ein Bediener die Körbe ohne Unterbrechung des Automationsprozesses entnehmen kann. Die Station ist bereits vorbereitet, um später ein Palettiersystem aus der EGS-Standardbaureihe Sumo-Ecoplex2 zu installieren, aus dem ein AGV die Körbe vollautomatisch zur Reinigungsanlage bringt.
Die Anlage läuft, je nach Variante, zwei bis drei Stunden vollständig autonom. Das Einbringen neuer Rohteile und das Entnehmen der Fertigteile dauert nur wenige Minuten. Produziert wird in zwei Schichten. Aufgrund des geringen Personaleinsatzes wäre eine zusätzliche Schicht zur Abdeckung kurzfristiger Produktionsspitzen problemlos möglich. Die Taktzeit liegt je nach Variante zwischen 15 und 35 Sekunden; die Ausbringung damit zwischen 800 und 1.900 Teilen pro Schicht.
Einbindung in die IT-Infrastruktur
In der kompletten Anlage sind sechs Motoren von Dunkermotoren selbst verbaut. An den Förderbändern des Zuführsystems, dem Transfersystem sowie den Hubeinheiten für die Teileübergabe verrichten bürstenlose Gleichstrommotoren der Baureihe BG zuverlässig ihren Dienst. Die Integration der smarten Motoren legte auch den Grundstein für die Einbindung der Anlage in die digitale Infrastruktur. Betriebszustände einzelner Fertigungskomponenten, Produktionsdaten sowie Informationen zu Wartungen sollten jederzeit online abrufbar sein – eine Aufgabe für die IIoT-Spezialisten der Eigenmarke Nexofox.
Im ersten Schritt wurden die beiden Yaskawa-Roboter und drei BG-Motoren digitalisiert. Alle Komponenten wurden auf der Feldebene mit einem Edge-Gateway verbunden, das die Lagerschildautomation mit der Cloud von Dunkermotoren verbindet und für die Kommunikation mit dem ERP-System zuständig ist.
Mehrwert dank Digitalisierung
„Unsere digitalen Softwarelösungen haben wir dabei sowohl auf der Feld- als auch auf der Cloudebene auf den Standards der Open Industry 4.0 Alliance aufgebaut“, erläutert Christoph Baschnagel, Business Developer IIoT bei Nexofox. Dank der OI-4-Standards konnte die von Nexofox entwickelte App, die Condition-Monitoring-Daten aufbereitet, einfach in den Kreislauf integriert werden, sodass sich der Servicetechniker im Einsatzfall optimal vorbereiten kann.
Werden Grenzwerte innerhalb des Condition Monitoringsystem überschritten, wird ein Alarm ausgelöst, beispielsweise bei einem ungewöhnlich schnellen Anstieg der Temperatur am Manipulator. Ist ein Service-Einsatz notwendig, werden die in die SAP-Instandhaltungssoftware bereitgestellten Daten an den Servicetechniker weitergegeben. Nach Abschluss eines Services meldet der Techniker den Einsatz über die App zurück.
Die Information über den Abschluss des Einsatzes inkl. Tätigkeitsbericht werden an die SAP-Instandhaltungssoftware zurückgemeldet. So wird die Transparenz erhöht und wiederkehrende Fehler können effizienter identifiziert und behoben werden.
Christoph Baschnagel: „Die erste von Nexofox digitalisierte EGS Anlage zeigt nicht nur, dass eine auf Standards basierende IIoT-Lösung in weniger als 5 Monaten realisiert werden kann, sondern auch, dass die Realisierung einer Digitalisierungslösung im Brown Field dank einfacher Integrierbarkeit problemlos möglich ist.
EGS Automation GmbH
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