Automatisierung

Günter Herkommer,

Vom ERP direkt in die Produktion

Rund 1000 kundenindividuelle und fertig verpackte Rolltore verlassen jede Woche das ConDoor-Werk im niederländischen Zeewolde – in unzähligen Varianten. Dahinter steht ein äußerst komplexer Fertigungsprozess, der nicht ohne eine ausgeklügelte Vollautomatisierung funktioniert.

© Bild: Computer&AUTOMATION, Quellen: Sigmacontrol / Condoor

Das Unternehmen ConDoor zählt zu den führenden Herstellern von Industrie- und Garagentoren in Europa. An den Fertigungsstandorten Zeewolde und Emmen (NL) von ConDoor entstehen seit 1997 komplett nach Kundenwunsch gefertigten Rolltore auf der Basis eines vollständig automatisierten Bestellsystems. Das Fachhändler-Netzwerk gibt die individuellen Anforderungen jedes Projekts auf elektronischem Weg direkt an den niederländischen Spezialisten weiter, der aus diesen Informationen die entsprechenden Maßtore fertigt.

Die Topologie der vollauto­matisierten Produktionslinie für Sektionaltore.

© Sigmacontrol

„Bereits im Jahr 2007 ist der Kontakt zur Firma Weber Maschinenbau aus Zwaag entstanden, als wir unsere erste Linie für die Profilbearbeitung angeschafft haben. Wir brauchten eine spezielle Stanzmaschine, mit der wir Bogenformen für Garagentore realisieren konnten. Schon nach kurzer Zeit haben wir erneut investiert – und zwar in eine extrem schnelle, 90-Grad-Biegemaschine, mit der wir Bogenstücke mit speziellen Verbindungsbohrungen herstellen konnten“, berichtet Jaap Kwant, Gründer und geschäftsführender Gesellschafter bei ConDoor, von den ersten Erfahrungen mit automatisierten Anlagen. Als dann im Jahr 2014 die Entscheidung für eine neue hochmoderne Produktionslinie fiel, holte man wiederum den Sonderanlagenbauer Weber Maschinenbau und mit ihm den erfahrenen Systemintegrator Sigmacontrol aus Barendrecht (NL) mit ins Boot, welcher – wie bereits bei der ersten Linie – abermals für die komplette Automatisierung auf der Grundlage von Komponenten des österreichischen Systemherstellers Sigmatek zuständig war.

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Die 40 mm starken Sandwich-Paneele haben einen dünnen Mantel aus Stahl oder Aluminium und dazwischen einen feuerhemmenden FCKW-freien Schaumkern aus Polyurethan.

© Condoor

Auf einer Fläche von 150 × 60 m² entstand schließlich eine Anlage mit einer Produktionskapazität von 1000 Rolltoren pro Woche in der Tagesschicht. Dabei sind insgesamt 178 ­Servoachsen für Säge-, Fräs- und Bohreinheiten sowie für die Pick&-Place-Logistik und 60 frequenzge­regelten Antriebe im Einsatz. Die ­Anwendungssoftware der vollautomatischen Produktionslinie wurde ­dabei mit dem All-in-one-Engineering-Tool Lasal erstellt. Für Weber selbst – einen auf Manipulatoren, Schneide-, Stanz- und Fräsmaschinen spezialisierten 35-Mann-Betrieb aus Zwaag – markierte das Projekt zugleich den größten Auftrag in der fast 60-jährigen Firmengeschichte.

Im Detail beginnt die Produktion der Rolltore mit dem Schneiden und Sägen der Paneele. Rund 40 unterschiedliche Typen werden dabei verarbeitet. Unmittelbar nach dem Sägen übergeben spezielle Pick&Place-Greifer die Paneele millimetergenau an die Fräs- und Bohreinheiten. Um die geforderte Präzision und Geschwindigkeit zu erreichen, werden insgesamt sieben Servo-gesteuerte Gantry-Antriebseinheiten betrieben, wobei zwei schnelle Einheiten das Greifen von 12 Meter langen Platten mit einem Gewicht von 900 kg übernehmen und dabei mit einer Hub-Geschwindigkeit von bis zu 120 m/min arbeiten. Weitere fünf Gantry-Antriebe manipulieren komplette Paketstapel mit einer Masse von bis zu 1700 kg.

So funktioniert der Produktionsprozess

Für die Applikationserstellung konnte Weber Maschinenbau auf die Mo­tion-Bibliothek von Sigmatek zurückgreifen. Das objektorientierte Engineer-ing-Tool ‚Lasal Class‘ liefert dazu ausgefeilte Templates für die ­Ansteuerung komplexer Kinematiken beziehungsweise für koordinierte Bewegungssysteme mit jeweils bis zu neun Achsen. Hinsichtlich der Gesamtzahl der zu kontrollierenden Servo-Achsen gibt es praktisch kein Limit. Die Anbindung der 178 Antriebe sowie der 60 frequenzgeregelten Mo­toren an die Steuerungen erfolgt über Varan, ein auf Ethernet-Technologie basierendes, deterministisches Echtzeit-Bussystem.

Nach dem Bohren und Fräsen werden die Platten an ein Puffersystem übergeben, welches dafür sorgt, dass die weiteren Bearbeitungsschritte mit größtmöglicher Effizienz erfolgen. Die Platten werden zu Paketen gestapelt, die bereits den einzelnen Aufträgen zugeordnet sind, und so dem Montagebereich zugeführt. Hier kommen die bei ConDoor als ‚Hamburger‘-Pakete bezeichneten Montagebaugruppen dazu. Nachdem die Platten fertig montiert sind, werden sie an die Verpackungslinie übergeben. Kees Geelhoed, Geschäftsführer von Weber Maschinenbau, erläutert die Herausforderungen im Ablauf: „Es gibt auch Platten, die mit Farbe versehen werden müssen. Diese erhalten einen eindeutigen Code und werden zu einem späteren Zeitpunkt wieder in den Prozess eingeschleust. Nicht zu vergessen die unzähligen Varianten mit Fensterrahmen, Durchgangstüren und kleinen Treppenstufen; diese Optionen machen den gesamten Fertigungsprozess äußerst komplex.“

In puncto Antriebe hat sich Weber Maschinenbau für die kompakten Multi-Achs-Systeme SDD 300 und MDD 100 von Sigmatek entschieden. Die Drives können Servo-, Linear- sowie High-Torque-­ und auch Asynchronmotoren betreiben.

© Sigmacontrol

Die Mehr-CPU-Strategie von Sig-matek passte vor diesem Hintergrund perfekt ins Konzept von ConDoor. Diese sieht eine Aufteilung der gesamten Linie in kleinere, überschaubare Funktions-Einheiten mit jeweils sepa-rater Prozessorbaugruppe vor. „Damit können die Einheiten unabhängig voneinander getestet und individuell in Betrieb genommen werden, was bei einer Anlage dieser Komplexität eine erhebliche Vereinfachung darstellt und sehr viel Zeit spart“, erklärt Niels Joosten, bei Weber für die Programmierung dieses Projekts verantwortlich.

Das extrem schlanke Steuerungssystem spart wertvollen Platz im Schaltschrank und ist nach Bedarf modular um eine Sicherheitssteuerung erweiterbar.

© Sigmacontrol

Mit der schlanken S-Dias-Baureihe fällt der Platzbedarf für die Steuerungslösung äußerst gering aus – selbst die CPU-Baugruppen messen gerade einmal 12,5 mm in der Breite. Die Einheiten lassen sich einfach und vollkommen modular um Sicherheitssteuerungen erweitern. Dementsprechend sind bei ConDoor sämtliche Not-Halt-Kreise inklusive der zahlreichen installierten Türzuhaltungen für die sichere Überwachung der Schutzräume durch das Steuerungskonzept erfasst.

Eine Schlüsselstelle im Projekt stellte aus Sicht von Weber Maschinenbau die ConDoor-Anforderung zur Optimierung des Materialeinsatzes dar. Denn es gilt, aus den verfügbaren Standardlängen der Paneele so viele Segmente wie möglich mit geringstem Verschnitt zu produzieren. Um das zu erreichen, musste allerdings erst eine Lösung gefunden werden, mit der die Paneele auftragsübergreifend optimiert und zugeschnitten werden können. Kees Geelhoed erklärt die Lösung.

Anlagen-Optimierung ­reduziert Verschnitt

Die 'Väter' der neuen Produktionslinie: ConDoor-Gründer Jaap Kwant (links) und Kees Geelhoed, Geschäftsführer von Weber Maschinenbau.

© Sigmacontrol

„Wir setzen dazu eine spezielle Software-Anwendung ein, mit deren Hilfe wir den Produktionsumfang über eine gesamte Arbeitswoche betrachtet sehr gleichmäßig einteilen können. Die Tagesproduktion wird in Chargen unterteilt, die jeweils bis zu 20 Tore umfassen. Der Produkte-Mix innerhalb einer Charge verschafft uns schließlich die notwendige Flexibilität, mit der wir die einzelnen Maschinen optimal belegen können. Nach dem Zuschneiden werden die Platten wieder auftragsweise an das Montageband übergeben. Hier haben wir lange getüftelt: Die sogenannte Entnestungs-Software von Sigmatek arrangiert und verfolgt die Aufträge laufend. In einer Pufferzone werden alle Teile einer bestellten Tür zusammengeführt und dann weitertransportiert. Für die Auslieferung müssen sämtliche Teile derart gestapelt sein, dass der Kunde auf der Baustelle für die Montage des Tors die Bauteile stets in der richtigen Reihenfolge entnehmen kann.“

Die Anbindung der Produktionslinie an das werksweite ERP-System erfolgt über FTP. Das ERP erstellt für jede Charge zunächst eine Job-Liste. Diese wird via Ethernet TCP/IP an die involvierten Maschinensteuerungen weitergeleitet. Zudem stellt das ERP für jedes Panel eine zugehörige Datei bereit, die Auskunft über dessen spezifische Op-tionen enthält. Die ebenfalls von Sigmatek stammenden HMIs der ETV-Reihe mit ihren 12,1-Zoll- und 19-Zoll-Touchscreens sorgen dafür, dass neben wichtigen und zeitkritischen Anlageninformationen die Auftragsdetails einer Charge für den Bediener übersichtlich dargestellt werden können.

 

Vom ERP direkt in die ­Produktion

Der gesamte Produktionsprozess ist so aufgebaut und organisiert, dass der Schichtführer lediglich den Produktionsstart der Chargen bestätigen muss. Bei Bedarf kann er deren Reihenfolge aber manuell verändern. Niels Joosten erklärt dazu den Lösungsweg in der Software-Applikation: „Noch bevor bei einer neuen Charge ein einziges Paneel in die Produktionslinie kommt, werden anhand von etwa 200 unterschiedlichen Telegrammen die Statusmeldungen der einzelnen Steuerungen abgefragt. Auf dieser Basis wird die Verwendung der Anlage für jede einzelne Charge geplant.“

Für das Einrichten der Datenübertragung zwischen den kompakten CPUs der Funktionseinheiten dient der so­genannte ‚Machine Manager‘. Mit der grafischen Software-Oberfläche lassen sich die erforderlichen Datenverbin-dungen ganz einfach per Drag & Drop einrichten. Außerdem stellt der Ma-chine Manager alle im Maschinenverbund befindlichen CPUs übersichtlich dar, und die Lasal-Applikationen für Steuerung, Visualisierung und Safety lassen sich jeweils mit einem Mausklick direkt öffnen.

Die ungebrochen starke Auftragslage beziehungsweise den anhaltenden Erfolg von ConDoor führt Unter­nehmensgründer Jaap Kwant maßgeblich auf die Investition in die beschriebene Anlage beziehungsweise auf das perfekt durchdachte Automatisierungssystem zurück, welches eine schnelle und effiziente Produktion erst möglich macht.

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