Einfache und schnelle Inbetriebnahme

Die KMS Automation GmbH entwickelt und fertigt Montage- und Dichtheitsprüfanlagen, die individuell auf die entsprechenden Bauteile für die Automobil- oder deren Zulieferindustrie zugeschnitten sind. Das mittelständische Unternehmen verfügt über jahrzehntelange Erfahrung im Bau präziser und produktiver kundenspezifischer Sondermaschinen, Automatisierungslösungen und Vorrichtungen. Neben den Anlagen für die automatisierte Montage und Prüfung verschiedener Baugruppen aus dem Automobilbereich zählen dazu auch Präzisionsstanzmaschinen und Ausrüstungen für die Herstellung keramischer Hybridschaltungen, Maschinen für den Montageprozess von Li-Ionen-Batterien, für Druckprozesse in der Medizintechnik und im Rapid Prototyping sowie Spannvorrichtungen zum verzugsfreien Spannen bei der Bearbeitung komplexer und fragiler Druckgussteile.

Je nach Bauteil durchlaufen beispielsweise Gusskomponenten mehrere Arbeitsschritte, in denen montiert und immer wieder kontrolliert wird. Dabei führen die Maschinen Verschraubungen und Fügepressungen aus. Während der Einpressvorgänge überwachen sie ferner den funktionalen Zusammenhang zwischen Einpresskraft und -weg. Durch eine Kennzeichnung gleich zu Beginn des Produktionsprozesses lässt sich das Produkt über den kompletten Fertigungsverlaufs lückenlos verfolgen. Zu diesem Zweck werden die Werkstücke per Laser oder Gravur mit einem Data-Matrix-Code versehen und über ihn in den weiteren Arbeitsschritten per Kamera identifiziert. So kann bei der Fügepressung das Einhalten des funktionalen Zusammenhangs zwischen den Messgrößen Fügekraft und -weg für jedes einzelne Bauteil nachgewiesen werden.

Als besonders wichtig erweist sich die Überprüfung der Druckdichtheit der Bauteile. Die Herausforderung besteht hier darin, dass Komponenten kontrolliert werden müssen, die noch nicht endmontiert sind und über mehrere Öffnungen verfügen. Um eine Dichtheitsprüfung auf der Teileebene realisieren zu können, sind die Teile optimal an die jeweilige Geometrie angepasst in der Station einzuspannen. In diesem Bereich liegt die Kernkompetenz von KMS Automation. Nachdem die Gussteile in der Prüfstation eingespannt sind, werden sie vom Dichtheitsprüfsystem mit dem Prüfdruck beaufschlagt und es erfolgt eine Kontrolle, ob der Druck eingehalten wird. Zur Integration der unterschiedlichen Technologie-Komponenten in die Station setzt der Maschinenbauer ein industrielles Ethernet-Netzwerk ein. Gleichzeitig bildet der Standard die Kommunikationsbasis eines modularen Fertigungskonzepts.

Die von KMS Automation erstellten Montage- und Dichtheitsprüfanlagen sind in kompakte Arbeitsstationen strukturiert. In den Stationen erfolgt die Anbindung der Schraubersteuerungen und Kamerasensorik, der Kraft-Weg-Messsysteme für die Fügeprozesse sowie der Bedienpanels über ein industrielles Ethernet-Netzwerk. Damit die Technologie-Komponenten einfach und direkt an das Netzwerk angekoppelt werden können, sind die IP67-Switches aus der Produktfamilie Factoryline von Phoenix Contact direkt auf den Schlitten der Arbeitsstationen montiert. Die Geräte des Typs FL Switch 1605 M12 umfassen fünf Ethernet-Ports in der spritzwassergeschützten Ausführung M12-D-kodiert.

Vorkonfektionierte Kabel erlauben den Vor-Ort-Anschluss der Ethernet-Komponenten in der Arbeitsstation. Die Switche werden über einen M12 Power Connector versorgt, der ihnen 24 VDC aus dem Grundgestell der Station zuführt. Aufgrund seiner schmalen Bauform lässt sich der FL Switch 1605 M12 platzsparend einbinden und bietet gleichzeitig gut zugängliche Kabelabgänge. Dazu wird er mit lediglich zwei M6-Schrauben auf dem Schlitten befestigt. Die M12-Switche vereinfachen die Ethernet-Anbindung der Komponenten. Außerdem können die Arbeitsstationen flexibel angekoppelt werden, was die Inbetriebnahme beschleunigt.

Die Arbeitsstationen einer Anlage werden entsprechend den Prozessschritten innerhalb der Fertigungslinie gemäß den Vorgaben des Endkunden geplant. Die räumliche Anordnung in der Produktionshalle lässt sich meist nur bedingt festlegen. Sie muss oftmals bei der Auslieferung an die örtlichen Gegebenheiten der Halle sowie das Materialzuführungs-Konzept adaptiert werden. Hier erweisen sich direkt zugängliche Schnittstellen zwischen den Arbeitsstationen über M12-Steckverbinder als vorteilhaft. Durch die modulare Struktur gestalten sich Anpassungen an die zu bearbeitenden Produkte, Prozessfolgen oder veränderte Losgrößen einfach.

Selbst wenn KMS Automation die Anlagen nach den spezifischen Anforderungen seiner Kunden umsetzen muss, versucht das Unternehmen aus Effizienzgründen so weit wie möglich auf eine standardisierte Technik zurückzugreifen. Deshalb fokussiert sich der Maschinenbauer auf die Verwendung von Komponenten und Konzepten, die schnell und variabel genutzt und kombiniert werden können. Sowohl für die Ethernet-Vernetzung als auch den Anschluss der Sensorik und Aktorik in den Arbeitsstationen kommen vorkonfektionierte Leitungen zum Einsatz. Die Anbindung der E/A-Ebene erfolgt auf dem Tisch der Arbeitsstation über M12-Steckverbinder an Sensor-/Aktorboxen SACB von Phoenix Contact. Das Grundgestell der jeweiligen Arbeitsstationen beinhaltet den benötigten Schaltschrank, sodass auf einen separaten Schrank verzichtet werden kann. Switches der Baureihe SFN von Phoenix Contact, die neben der Steuerung auf der Hutschiene installiert sind, dienen der Ankopplung des Ethernet-Netzwerks im Grundgestell.

Über das Netzwerk lassen sich Qualitätsdaten zu den mit dem Data-Matrix-Code gekennzeichneten Gussteilen in einer überlagerten Datenbank archivieren. Ferner wird ein außen an der Arbeitsstation angebrachtes Service-Interface zur Verfügung gestellt. Über die Schnittstelle können die Mitarbeiter die Parametrierung von Technologie-Komponenten – wie Schrauber und Dichtheitsprüfrechner – kontrollieren und bei Bedarf verändern, ohne dass die Schutzscheibe geöffnet werden muss. Das erleichtert die Inbetriebnahme und Wartung der Stationen erheblich.

Hersteller von Produktionsmaschinen stehen vor der Herausforderung, die IP-Adressen der in den Maschinen verbauten Endgeräte so zu vergeben, dass sich der IP-Adressraum in das Betreiber- oder IT-Netz integriert. In der Regel weist die Betreiber-IT der Maschine freie IP-Adressen zu. Erhält ein Anwender nun baugleiche Maschinen, die gemeinsam in einem Netzwerk arbeiten sollen, führt das zu einem unvertretbar hohen Konfigurationsaufwand. Abhilfe schafft die 1:1-Network-Address-Translation, kurz 1:1-NAT genannt. Hier bleiben die Adressbereiche innerhalb der Maschine gleich, werden für das überlagerte Unternehmensnetzwerk jedoch auf den gewünschten IP-Adressbereich umrangiert. Diese Aufgabe lässt sich mit dem FL NAT Switch SMN 8TX von Phoenix Contact lösen. Die Infrastruktur-Komponente stellt Routing und 1:1-NAT für den WAN-Port (Uplink) zur Verfügung. Alle weiteren Ports dienen dem Datenaustausch innerhalb der Maschine. Zu diesem Zweck unterstützt der NAT-Switch wichtige Datenmanagement-Funktionen wie Priorisierung (Quality of Service), Redundanz und Port-Spiegelung. Das Gerät kann über einen Webserver sowie SNMP konfiguriert werden. Der wechselbare Konfigurationsstecker sorgt für die einfache Inbetriebnahme und den schnellen Austausch im Fehlerfall. ge

Der FL NAT Switch 8TX kombiniert Routing und Switching in einem Gerät

Phoenix Contact Electronics GmbH

Bad Pyrmont, Tel. +49 5281 946-0

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SPS IPC Drives: 9-310