Entwicklung einer vollautomatisierten Automationszelle für Spritzgussteile

Ein Fertigungsprodukt sollte in einem geschlossenen Produktionszyklus hergestellt werden, ohne den Eingriff eines Mitarbeiters. Die fertige Anlage sollte außerdem in flexiblen Betriebsarten produzieren können.

Herausforderung und Zielsetzung

Die Fertigung des gewünschten Fertigprodukts wurde bis dato in zwei Arbeitsschritte an zwei Maschinen unterteilt. Ein Mitarbeiter musste zunächst das fertige Trägerprodukt entnehmen und dann in die nächste Fertigungsmaschine für das Spritzen des Fertigproduktes einlegen.

Eine vollautomatisierte Automationszelle, die möglichst variabel produziert, sollte diesen Prozess effizienter machen. Der Produktablauf und die unterschiedlichen Zykluszeiten der beiden Spritzguss-Maschinen mussten über die Robotersteuerung flexibel integrier- und abstimmbar sein. Die Signal-Kommunikation zwischen den Teilnehmern der Automationszelle sollte über eine Master-SPS verwaltet werden. Insgesamt sollte die Verbundanlage variabler, prozesssicherer und schneller werden. Gleichzeitig sollte es Möglichkeiten für diverse Aufrüstungen, Modifikationen und verschiedene Betriebsmodi geben. Ein Wunsch des Kunden war, dass die Anlage nach Fertigstellung selbständig betrieben werden kann. D. h. einfache Umprogrammierungen an der SPS, Erweiterungen oder Wartungen sollen durch das Personal des Kunden durchgeführt werden.

Die Herausforderung war der Prototypencharakter der Anlage. Deren Umsetzung war für den Kunden Neuland. Die hauseigene Automatisierungstechnik war personaltechnisch zu dünn besetzt. Zudem hatte der Kunde noch keine Erfahrung in der Programmierung von sicherheitsgerichteten SPS-Funktionen und -Abschaltungen. Außerdem sah der Hersteller der einzelnen Spritzguss-Maschinen keine Möglichkeit, die nötigen Schnittstellen zu ändern.

Lösung

Mehrere Einzelmaschinen sollten zu einer Gesamt-Maschine zusammengeführt werden. Dafür führte SPIE ESCAD Austria mit einem externen Partnerunternehmen eine Risikobeurteilung durch, um Gefahren zu erkennen und diese durch technische Maßnahmen zu beseitigen. Die vorhandenen Sicherheitseinrichtungen wurden aufgenommen, um für die zukünftige, zusätzliche Sicherheitstür ein Schließkonzept zu haben. Vor Ort wurde noch festgestellt, dass zwei Sicherheitslichtschranken notwendig sind, um das Durchgreifen durch eine Maschine, in den Bereich des Roboters zu überwachen.

Mit dem Beginn des Basic Engineerings wurden die einzelnen Schnittstellen der beiden Spritzgussmaschinen und Automatisierung und die Profinetschnittstelle des Roboters aufgearbeitet, um die entsprechende Anzahl der Gesamtsignale und den Umfang der Steuerungskomponenten zu definieren. Nach Abklärung der einzelnen Schnittstellen begann die Planung der E-Dokumentation (EPLan und sonstige Dokumente). Zeitgleich hat das Team mit der Erstversion einer Betriebs-/Bedienungsanleitung auf Basis des Lastenheftes angefangen. Die beiden Erstversionen (EPlan und Bedienungsanleitung bzw. Funktionsbeschreibung) wurden mit dem Kunden besprochen. Dabei wurden weitere Kundenwünsche hinsichtlich Bedienung und Ausführungen in die Bedienungsanleitung aufgenommen. Die Kabel zu den einzelnen Schnittstellen der Einzelmaschinen sollen steckbar ausgeführt werden. So kann der Kunde die Anlage zu einem späteren Zeitpunkt in einen Reinraum verlegen, ohne alle Kabel abzuschließen und auszuziehen. Die Verlegung der einzelnen Kabel und die Montage des Schaltschranks wurden, dem Wunsch des Kunden entsprechend, organisiert.

Nach freigegebenem Stromlaufplan konnte der Schaltschrank bei einem Partnerunternehmen in Auftrag gegeben werden. Gleiches galt für die Programmierung, nach Freigabe der Bedienungsanleitung / Funktionsbeschreibung. Nach der Lieferung des Schaltschrankes erfolgte die elektronische Montage und die Inbetriebnahme. Diese wurde rasch und inklusive kleinerer Optimierungen abgeschlossen. Da der Kunden die Programmierung des Roboters selbst übernehmen wollte, diese aber zu diesem Zeitpunkt noch nicht abgeschlossen war, wurde zwei Monate später ein Termin für eine Optimierung vereinbart.

Im letzten Schritt erfolgte die CE-Zertifizierung. Für diese mussten noch ein paar Dokumente der Einzelmaschinen angefordert werden. Diese wurden zusammengefasst und in die Betriebs-/Bedienungsanleitung aufgenommen. Nach Abschluss der CE-Kennzeichnung wurde die Anlage mit dem Kunden abgenommen und das Projekt abgeschlossen.

Die größte Hürde im Verlauf des Projekts war der Signalaustausch mit den einzelnen Maschinen und der selbstgebauten Automatisierung (Abpackung der Fertigteile). Vor allem die Einbindung der Not-Halt-Signale von den Einzelmaschinen sowie die Übergabe Not-Halt retour. Herausfordernd war auch die Platzierung des benötigten Schaltschranks bzw. die Kabelführung, da wir nichts an die Spritzgussmaschinen anbauen/montieren durften.

Eine weitere Hürde war die Definition und Umsetzung der Betriebsarten, damit die einzelnen Maschinen sauber arbeiten. Während der Inbetriebnahme wurde hier noch weiter optimiert. Zusätzlich wollte der Kunde, dass nicht die Master-SPS die Steuerung der Anlage (Befehle an die Einzelmaschinen) übernimmt, sondern der Industrieroboter, der von ihm gestellt und programmiert wurde.

Nutzen

Dem Kunden ist es nun möglich, das gewünschte Fertigprodukt in einem Produktionszyklus zu produzieren, ohne den Eingriff eines Mitarbeiters bzw. ohne Beeinflussung der Produktion. Der Kunde konnte seine Produktionsmenge steigern und die Dauer des Fertigungszyklus reduzieren. Außerdem kann die Gesamtanlagen mit verschiedenen Betriebsarten flexibel betrieben werden.

Diese Stärken unseres Partnerunternehmens SPIE ESCAD Austria kamen zum Einsatz

Dynamisches und lernbereites Team, das nah am Markt arbeitet
Vielfältige Erfahrung im Basic Engineering und in der Automatisierung von Gesamtanlagen
Flexibilität, um auf alle Probleme und Hürden zu reagieren
Lösungsorientierter Ansatz und Zielstrebigkeit
Komplette Entwicklungsdienstleistung aus einer Hand
Einfache Unternehmensstruktur für eine unkomplizierte Projektabwicklung

Über unseren Kunden
Unser Kunde in Österreich ist international führend in der Verarbeitung von Flüssig-Silikonen im Spritzgussverfahren.

Branche
Spritzgusstechnik

Ich bin sehr zufrieden mit der Projektumsetzung, da wir wiederum den Kunden mit der Umsetzung zufriedenstellen konnten. Jetzt kann unser Kunde in einem durchgängigen Zyklus produzieren und seine Effizienz steigern. Dieses Projekt ist ein gutes Beispiel dafür, wie maßgeschneiderte Automatisierungslösungen die Zukunftsfähigkeit eines Unternehmens unterstützen.