Bihl+Wiedemann
Retrofit mit ASi-5
Die SPAX-Schraube gibt es in unzähligen Varianten und Größen. Aber wie und mit welchen Maschinen wird sie produziert? Und wie sieht das Konzept für die (Zukunfts-) Sicherheit dahinter aus?
Der Name SPAX steht seit über 50 Jahren für ‚Spanplatten-Schrauben mit X-Schlitz’ sowie für Qualität ‚Made in Germany‘. Hersteller SPAX International mit Sitz im Nordrhein-Westfälischen Raum Ennepetal beschäftigt rund 500 Mitarbeiter und produziert täglich bis zu 50 Millionen Schrauben.
Der Herstellungsprozess einer SPAX-Schraube beginnt mit der Ablängung des Ursprungsmaterials von einem gerollten Drahtcoil. Anschließend entsteht der Kopf der Schraube durch Stauchen und Pressen in einer Presse, wobei auch der sogenannte Kraftangriff (beispielsweise der Kreuzschlitz) festgelegt wird. Anschließend werden in einer Walze das Gewinde und die Spitze auf den sogenannten Pressnagel gewalzt. Zum Schluss wird die Schraube noch gehärtet und veredelt.
Produktion mit bewährten Maschinen
SPAX setzt bei der Schraubenproduktion eine Vielzahl gleicher oder ähnlicher Maschinen ein – Pressen und Walzen, die häufig noch aus den 1970er und 1980er Jahren stammen. Da sie vom Maschinenkörper her aber so robust und solide sind, werden sie regelmäßig mechanisch und elektronisch überholt, um auf dem jeweils aktuellen technologischen Stand zu sein. Dafür hat das Unternehmen einen eigenen Maschinenbau, der das Retrofit mit eigenem Personal umsetzt und jedes Jahr zwischen acht und zwölf Maschinen überholt.
Da es sich bei den Pressen und Walzen um Maschinen handelt, von denen eine Gefahr für die an ihnen arbeitenden Mitarbeiter ausgehen kann, ist das Thema Maschinensicherheit immens wichtig. Während aber in den 1970er und 1980er Jahren beispielsweise noch mit Zwei-Hand-Relais gearbeitet wurde, haben sich die sicherheitstechnischen Anforderungen zwischenzeitlich erheblich verändert. Deshalb war man bei SPAX schon vor über zehn Jahren auf der Suche nach einer Lösung, um die Sicherheitstechnik so zu lösen, dass sie modernen Anforderungen entspricht, zukunfts- und erweiterungsfähig ist und möglichst wenig Platz in Anspruch nimmt. Platz ist allein bei etwa 70 bis 80 Pressen und den dazugehörigen Schaltschränken ein entscheidendes Kriterium. Fündig wurde SPAX bei Bihl+Wiedemann, Anbieter von Automatisierungslösungen mit AS-Interface und ASi Safety at Work.
Safety first – eine Lösung für viele Maschinen
Prozess- und Diagnosedaten von IO-Link-Sensoren für Druck, Temperatur und Durchfluss können über ASi-5 für eine vorausschauende Wartung genutzt werden.
© Bihl+WiedemannSicherheitstechnik spielt an verschiedenen Stellen der Maschinen von SPAX eine entscheidende Rolle: Direkt an der Maschine ist es wichtig, dass das Bedienpersonal Schutztüren und Abdeckungen nur dann öffnen kann, wenn keine gefahrbringende Bewegung mehr stattfindet. Hierfür sorgt zum einen der Aktive Verteiler ASi Safety (BWU3565) in IP67 von Bihl+Wiedemann, der direkt an der Maschine angebracht ist und mit dem der sichere Türschalter über das Profilkabel in das ASi Netzwerk integriert werden kann. Zum anderen erfolgt eine sichere Überwachung von Stillständen. Diese wird entweder über einen jeweils im Schaltschrank montierten Safety Basis Monitor oder ein Safety Gateway des Unternehmens realisiert. Weitere sicherheitstechnische Aufgaben, die ebenfalls über das ASi Safety Gateway gelöst werden, sind die Zwei-Hand-Bedienung der Pressen und Walzen sowie die Anbindung von Not-Halt-Tastern.
Für SPAX hat die Sicherheitstechnik über ASi Safety at Work – abgesehen von der einfachen und flexiblen Verdrahtungstechnik – mehrere Vorteile. Da ein Großteil der Pressen beziehungsweise Walzen nahezu identisch ist und sich nur durch Sonderausstattung unterscheidet, die separat freigeschaltet werden kann, ist die Lösung von einer Maschine auf die andere übertragbar. In der Regel können so für alle Maschinen die gleichen Produkte mit der gleichen Funktionalität an der gleichen Stelle eingesetzt werden. Zudem können Schaltschränke vorab komplett aufgebaut und getestet und somit funktionstüchtig eingelagert werden. Ist eine Maschine dann mechanisch und elektronisch überholt worden, lässt sich der Schaltschrank direkt anschließen, was viel Zeit spart. Und auch das Safety-Programm für eine Maschine, das einmal in der Software-Suite ‚Asimon360‘ von Bihl+Wiedemann angelegt wurde, kann ohne großen Änderungsaufwand einfach für andere Maschinen kopiert werden. Das alles macht die Wartung und Modernisierung der Maschinen für die Mitarbeiter von SPAX deutlich einfacher.
Neben der Sicherheitstechnik war die Überwachung von Druck, Temperatur und Durchfluss ein zweites Thema, das über AS-Interface gelöst wurde. Diese Parameter müssen ständig kontrolliert werden, um sicherzustellen, dass die Pressen und Walzen immer ausreichend geölt sind, um effizient zu funktionieren und keinen Schaden zu nehmen. Hierfür wurden zunächst ASi Digitalmodule von Bihl+Wiedemann eingesetzt, die parallel zur Sicherheitstechnik auf der gleichen ASi Leitung genutzt und über das gleiche ASi Gateway überwacht werden konnten.
Predictive Maintenance und Industrie 4.0
Die Einbindung von IO-Link-Sensoren erfolgt über die ASi-5 Module mit integriertem IO-Link Master mit vier Master Ports von Bihl+Wiedemann.
© Bihl+WiedemannWie vorausschauend die Entscheidung war, die Sicherheitstechnik und die Überwachung von Druck, Temperatur und Durchfluss mit AS-Interface zu lösen, zeigt sich im Jahr 2019. Damals beschloss SPAX, die Produktion Industrie-4.0-fähig zu machen. In diesem Zusammenhang wurde auch die Instandhaltung von SPAX beauftragt, ein Konzept für die Pressen und Walzen zu entwickeln, das Predictive Maintenance ermöglicht. Ziel sollte sein, aus den Maschinen mehr Informationen über ihren Zustand zu bekommen und diese Daten über ein standardisiertes Protokoll einer IT-Lösung zuzuführen, um daraus den aktuellen Zustand der Maschine und gegebenenfalls entsprechende Handlungsempfehlungen ableiten zu können – im Idealfall mit möglichst geringen Veränderungen an der bestehenden Ausstattung.
Zusammen mit Bihl+Wiedemann entstand daraufhin eine Lösung, mit der fast alle formulierten Anforderungen realisiert werden konnten. Mit dazu beigetragen hat zum einen, dass Ende 2018 mit ASi-5 die neueste AS-Interface Generation auf den Markt kam, die abwärtskompatibel zu allen vorherigen ASi Generationen ist und die über die notwendige hohe Datenbandbreite sowie kurze Zykluszeiten verfügt, um auch die Daten von IO-Link-Sensoren zu übertragen. Zum anderen hat Bihl+Wiedemann zwischenzeitlich alle neuen ASi Gateways mit einer OPC UA-Schnittstelle ausgestattet, mit der Daten der IT direkt – an der Steuerung vorbei – zur Verfügung gestellt werden können.
Der Autor: Thomas Rönitzsch ist verantwortlich für die Unternehmenskommunikation bei Bihl+Wiedemann in Mannheim.
© Bihl+WiedemannFür die Pressen und Walzen von SPAX bedeutet das im Detail: Die komplette Sicherheitstechnik wurde so belassen, wie sie vorher war. Nur das bisherige ASi Safety-Gateway musste durch ein ASi-5/ASi-3 Profinet-Gateway BWU3863 mit integriertem Sicherheitsmonitor und OPC UA Server ersetzt werden – mit minimalem Konfigurationsaufwand. An die Stelle der ASi Digitalmodule traten ASi-5 Module mit integriertem IO-Link Master mit vier Master Ports (BWU4067), an die die bisher schon in der Maschine verbauten IO-Link-fähigen Sensoren für Druck, Temperatur und Durchfluss angeschlossen und ebenfalls über die Software Asimon360 parametriert werden. Durch diese wenigen und einfachen Änderungen ist nun eine vorausschauende Wartung möglich, da von den angeschlossenen IO-Link Devices nicht mehr nur digitale Werte, sondern auch Prozess- und Diagnosedaten zur Verfügung stehen. Sie werden über den OPC UA Server im ASi-5/ASi-3 Gateway an die IT übertragen. So kann SPAX zum Beispiel frühzeitig erkennen, ob und wie sich Druck, Temperatur und Durchfluss verändern, und bei Bedarf schnell reagieren.
Bereits 2020 hat SPAX begonnen, die ersten Maschinen entsprechend der gemeinsam gefundenen Lösung ‚ready for Predictive Maintenance‘ zu machen, und seitdem geht der Umbau der Pressen und Walzen schrittweise voran.















