Antriebstechnik

Portal für Produktivität in der Metallbearbeitung

Portalladeroboter mit Werkstückorganisation automatisiert Teilehandling in der Metallbearbeitung
Ergonomisch ist die in VisiWinNET® erstellte Bedienoberfläche der Anlage.
Mit dem Portalladeroboter mit Werkstückorganisation des Engineering- und Fertigungsdienstleisters Aweko lassen sich CNC-Drehmaschinen nachrüsten, um die Vereinzelung und Zuführung von Rohteilen zu automatisieren. Ein flexibles und durchgängiges Automatisierungssystem von Lenze ist hierfür die Grundlage.

Nur 30 Sekunden benötigt die Rohrvereinzelungs- und Handling-Anlage von Aweko, um eine CNC-Drehmaschine mit Rohteilen von einer Palette zu beschicken und die Fertigteile nach der Bearbeitung wieder auf der Palette abzulegen. In dieser Zeit belädt und entlädt die Anlage nicht nur die Drehmaschine, sondern ermittelt im Rahmen einer Vorprüfung bereits vor dem Greifen, ob das zuvor mit einer Säge auf Länge gebrachte Rohr den Vorgaben entspricht. Dann bestimmt das System automatisch die Greifposition und erfasst nach dem Aufnehmen des Bauteils dessen exakte Länge, um daraus die Einfutterungsposition zu errechnen. Anschließend fährt das Portalladesystem das Rohr mit hoher Präzision in das Maschinenfutter ein und steuert schließlich nach der Ausfutterung des bearbeiteten Rohrs vor der Ablage auf der Palette noch eine Station an, in der das Rohr mit einer Identifikationsnummer versehen wird.

Hauptbestandteile der Anlage sind ein Portalladesystem mit einem Servo-Lineargreifer und eine Werkstückorganisation in Form einer Querpalettierung mit zwei Palettentischen. Der Lineargreifer, der selbst mit korrodiert und – dank eingebauter Spannkraftüberwachung – auch mit besonders dünnwandigen Rohren zurechtkommt, ist mit einem Ultraschallsensor und einem Lasermesssystem ausgestattet. Zu Beginn des Zyklus bringt die Anlagensteuerung, die auf einem Panel-PC von Lenze vom Typ CS 5710 mit Touch-Screen und Tastenfeld basiert, den Greifer mithilfe des dreiachsigen Portalsystems in eine Position, in der der Ultraschallsensor die Lage und die Art des zu greifenden Rohrs grob erfassen kann. Bei der Vorprüfung ermittelt die Steuerung dann, ob es sich um das richtige Rohr handelt. Das Lasermesssystem überprüft anhand der Palettentischkennung, ob die Rohrgröße zum Fertigungsprogramm passt. Hat der Greifer das Rohteil aufgenommen, fährt die Z-Achse des Portalladesystems frei. Anschließend wird eine Messstation angefahren, in der die Rohrlänge mittels zweier Lichtschranken zehntelmillimeter-genau gemessen wird. Nur so kann das Rohr der Drehmaschine mit der erforderlich hohen Genauigkeit zugeführt werden.

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Liegt der Steuerung das Messergebnis der Lichtschranke vor, ermittelt sie daraus die Einfutterposition. Danach wird überprüft, ob die Tür an der Drehmaschine geöffnet ist. Dazu wertet die Steuerung ein Signal der I/O-Module der Rohrvereinzelungs- und Handlinganlage aus, über die die Drehmaschinensteuerung in die Architektur eingebunden ist. Ist die Drehmaschinentür geöffnet, wird die Z-Achse des Portalladesystems auf die Drehmaschinenmitte gebracht und das Rohr anschließend in einer Y-Bewegung im Futter exakt positioniert. Nach der Bearbeitung entlädt das Portalladesystem die Drehmaschine und transportiert das Rohr in eine Matrix-Druckerstation, die es mit der Identifikationsnummer versieht. Für die Datenkommunikation zwischen Druckerstation und Steuerung wird die serielle Schnittstelle des Panel-PC CS 5710 genutzt. Abschließend wird das Rohr an der ursprünglichen Stelle auf der Palette abgelegt. Für die geforderte Präzision und Dynamik der Portalantriebe einschließlich der Zusatzachse (U) des Lineargreifers sorgen Lenze-Umrichter aus den Reihen Inverter Drives 8400 und Servo Drives 9400 in Kombination mit unterschiedlichen Motorlösungen von Lenze. Als intelligente Plattform für Steuerung und Visualisierung dient der Industrie-PC CS 5710. Die Kommunikation zwischen Antrieben, Steuerung und den Modulen des I/O-System 1000 erfolgt über CANopen.
„Hier zeigt sich eine der besonderen Stärken von Lenze, die auch ausschlaggebend dafür war, uns für Lenze als Automatisierungslieferanten zu entscheiden“, erläutert Dipl.-Ing. (FH) Andreas Wozar, Geschäftsführer und Gründer der Aweko Engineering GmbH, „und zwar die Durchgängigkeit und Bandbreite der Produktpalette, die vom Getriebemotor über die Steuerung bis zum Visualisierungssystem reicht.“ Die ergonomische Bedienoberfläche wurde mit der Visualisierungssoftware VisiWinNET von Lenze erstellt. Sie steuert nicht nur die Mensch-Maschine-Schnittstelle, sondern ist auch für die Verwaltung der Zugriffsrechte und der Programme sowie für das Fehler-Handling einschließlich der Fehlerdiagnose verantwortlich. Die Rezeptverwaltung ist ebenfalls in die Visualisierungsanwendung eingebettet. Dort sind neben den Abmessungen der unterschiedlichen Rohre, die von der Drehmaschine bearbeitet werden sollen, zum Beispiel auch die zulässigen Beschleunigungs- und Geschwindigkeitsparameter hinterlegt, mit denen das jeweilige Rohr bewegt werden darf. Die Steuerung der Maschinenabläufe einschließlich einer Kollisionsüberwachung mit Schnellhalt übernimmt der Industrie-PC mit einer Soft-PLC L-force Logic, die auf CoDeSys basiert und von Lenze für den Einsatz mit den Inverter Drives 8400 und Servo Drives 9400 konzipiert wurde. Die Steuerung übergibt die Sollpositionen an die über CANopen angebundenen Achsen, die dann die Positionierung eigenständig ausführen.

Zum Schutz der Bediener sind die Antriebe mit der Sicherheitsfunktion STO (Save Torque Off) ausgestattet. Die ganze Anlage, die eine Grundfläche von ca. fünf auf sieben Metern inklusive der vollständig umbauten Drehmaschine einnimmt, ist mit einem Sicherheitszaun umgeben. Der Zutritt zu den Palettentischen wird über Türen mit Zuhaltung erst nach Freigabe erteilt. Das zweistufige Sicherheitskonzept ist so ausgelegt, dass der Werker eine Palette mit Fertigteilen ausschleusen kann, ohne dass die Anlage ihre Arbeit einstellen muss. Das heißt: Der ununterbrochene Automatikbetrieb der Anlage ist auch dann gewährleistet, wenn eine Palette, auf der noch Rohteile zur Verfügung stehen, abgearbeitet wird, während die Fertigteilpalette von einer anderen Palette mit neuen Rohteilen ersetzt wird. Die Anlage läuft seit ihrer Inbetriebnahme Ende März 2010 zuverlässig und ohne Ausfälle im Dreischichtbetrieb. Auf Basis der durchgängigen, leistungsfähigen und flexiblen Automatisierungslösung von Lenze hat Aweko eine Rohrvereinzelungs- und -Handlinganlage realisiert, die sich mit geringem Aufwand an neue Anforderungen und Einsatzgebiete adaptieren lässt. So ist die Steuerung bereits für eine Fernwartung vorbereitet. Auch von der Kostenseite gesehen lässt sich die Anlage an künftige Aufgabenstellungen optimal anpassen.

Automationskonzept

Lenze, Hameln, Tel. 05154/82-0, Fax 8228-00, http://www.lenze.de

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