„Openness is everything“ – das Motto des ctrlX AUTOMATION Magazins 2023/2024. In diesem Jahr dreht sich alles um das Thema Offenheit und Co-Creation, welches eine komplett neue Automatisierungswelt ermöglicht. Des Weiteren gibt es Neuheiten aus dem Produktportfolio, spannende Case Studies sowie externe Stimmen zu Digitalisierung und Vernetzung.
Flexible Lösung für die automatisierte Montage von Fritten
Für die automatisierte Montage von Fritten für die chemische Industrie realisiert der Schweizer Sondermaschinenbauer Cerasus GmbH eine flexible Roboterzelle. Die in die Zelle integrierte Servopresse von Bosch Rexroth steigert Produktivität, Prozessqualität und Flexibilität der Frittenmontage.
Im Sondermaschinenbau gibt es nichts von der Stange. Und doch sind standardisierte Lösungspakete eine große Hilfe, um wertvolle Zeit im Engineering und bei der Umsetzung zu sparen. Cerasus im Schweizer Steinen vereinfacht komplexe Aufgabestellungen in der Montage mit einem mechatronischen Subsystem von Bosch Rexroth für Press- und Fügeanwendungen. Es wird einbaufertig geliefert und kann mit dem integrierten Kraftsensor auch Messfunktionen abbilden.
Das mechatronische Komplettpaket von Bosch Rexroth kommt in einer im Kundenauftrag von Cerasus entwickelten Zelle zur Montage von Fritten zum Einsatz. Das sind kleine, zylindrische Drosselelemente aus Metall, die in eine Hülse eingepresst werden, um aus ihnen Durchflussbegrenzer für die Medizin- und Chemietechnik herzustellen.
Flexible Roboterzelle mit Servopresse
Die CERAFLEX Montagezelle besteht aus einem Sechs-Achs-Roboter von Fruitcore Robotics und dem Smart Function Kit Pressing, einer einbaufertig gelieferten Servopresse von Bosch Rexroth, mit der sich schnell und einfach unterschiedliche Füge- und Messfunktionen umsetzen lassen. Die Besonderheit der Rexroth-Lösung: Das mechatronische Subsystem ist aus optimal aufeinander abgestimmten, vorkonfigurierten Einzelkomponenten zusammensetzt und wird mit bereits vorinstallierter Bediensoftware geliefert.
Zudem haben Anwendende die Wahl, ob sie das Smart Function Kit für Press- und Fügeanwendungen mithilfe intelligenter eTools online selbst konfigurieren, auslegen und bestellen oder es – wie Cerasus – anwendungsspezifisch im Dialog mit Bosch Rexroth auslegen lassen. Beide Optionen reduzieren die Engineeringzeiten. CAD-Daten und Dokumentation können anschließend über den Online-Konfigurator heruntergeladen werden. "Für unsere kundenspezifischen Lösungen schätzen wir den engagierten und kompetenten Engineering-Support von Bosch Rexroth", fasst Cerasus Geschäftsführer Gabriel Bösch zusammen. " Das ist nicht selbstverständlich in der Branche und macht für uns den Unterschied."
Smart Function Kit: zeitsparend und flexibel
Mithilfe der in Auftrag gegebenen CERAFLEX Montage-Zelle hat Cerasus für ihre Kunden die vormals manuelle, monotone Fritten-Montage automatisiert. Dadurch können in kürzerer Zeit grössere Stückzahlen gefertigt werden. Neben dem Einlegen, Verpressen und Messen erfolgt jetzt auch das Kategorisieren der gefertigten Drosseln vollautomatisch. Ein Achsroboter legt die Produkte nach Messung des Durchflusswiderstands in verschiedene Wannen ab, um Ausschuss von OK-Teilen zu trennen und Drosseln mit bestimmten Messwerten für andere Anwendungen zwischenzulagern.
Präzise, reproduzierbare Prozesse
Im Vergleich zur manuellen Fritten-Montage arbeitet die modulare Servopresse von Bosch Rexroth mit einer deutlich höheren Genauigkeit und Prozessstabilität. "Der Einpressvorgang erfordert folglich exakte Werte für Bewegung und Kraft. ", erklärt Bösch. Dank der integrierten Funktion zur Qualitätsüberwachung mit Kraft-Weg-Messung kann Cerasus den Prozess analysieren und kontinuierlich verbessern. Dabei werden zu große Toleranzen bereits durch die aufzuwendende Startkraft erkennbar. Fehlerhafte Teile werden so frühzeitig erkannt und Werkzeugbeschädigungen vermieden.
Jahresproduktion in drei Monaten
Die CERAFLEX-Zelle kann bis zu zehn Stunden autonom und im Zweischicht-Betrieb rund um die Uhr arbeiten. Mit einer Taktzeit von etwa einer Minute bewältigen Roboter und Servopresse die bisherige Jahresproduktion nun in sehr kurzer Zeit. Angesichts dieser Zeitersparnis erweiterte der Hersteller die CERAFLEX-Zelle um eine zweite Aufgabe. Für diese nutzt Cerasus ein weiteres Smart Function Kit mit 12 kN Nennkraft und entsprechend grösserem elektromechanischen Zylinder. Die übrige Ausstattung bleibt unverändert, so dass sich die Zelle in einem halben Tag umrüsten lässt. Die zweite Pressanwendung verfügt über eine integrierte Längenkontrolle. Die dafür nötige Distanzmessung erfolgt mithilfe der Kraft-Weg-Aufzeichnung unter Einberechnung der Pressenhöhe.
Offene Steuerungsplattform ctrlX CORE
Ihren hohen Automationsgrad und die Produktivität verdankt die Roboterzelle zum einen der von Cerasus entwickelten Steuerungssoftware, zum anderen der Kombination aus flexibler Servopresse und der offenen Steuerungsplattform ctrlX CORE von Bosch Rexroth. " Für das Smart Function Kit Pressing sprach nicht nur die hohe Kosteneffizienz, sondern auch die einfache und schnelle Anpassung des Pressvorgangs», erklärt Bösch. «Die Steuerungsplattform ctrlX CORE beeindruckte uns mit einer überaus kurzen Lieferzeit und ihrem grossen Angebot an offenen Schnittstellen und flexiblen Erweiterungsmöglichkeiten durch Apps, die uns eine zukunftsfähige Basis für verschiedenste Projekte bietet."
Einfacher Aufbau von Web-HMIs
Für die Roboterzelle programmierte Cerasus eine modulare Software einschliesslich HMI-Oberfläche. «Die Zwei-in-Eins-Lösung kommt bei unserem Kunden gut an, da sie Platz für eine separate Maschine spart und die Fertigung dadurch flexibler wird», berichtet Bösch. In beiden Fällen wird die komplette Anlage über die Steuerungsplattform ctrlX CORE und passende I/O-Module ctrlX I/O gesteuert. Die in CODESYS programmierte CERAFLEX Software übernimmt das Zusammenspiel der einzelnen Komponenten. In der Maschinenübersicht ist über das WebIQ-HMI auch die plattformunabhängige Bediensoftware des Smart Function Kit integriert. Mit Hilfe von WebIQ lassen sich auch ohne umfangreiche Programmierkenntnisse Web-HMIs für ctrlX AUTOMATION erstellen – für einfache Prozesssteuerungen mit wenigen Anzeigen. Die WebIQ App des ctrlX World Partners Smart HMI läuft dabei direkt auf der ctrlX CORE. Das Partnernetzwerk ctrlX World erweitert den Automatisierungsbaukasten ctrlX AUTOMATION um Hardware und neue Apps und bietet so maximale Flexibilität.
Basis für künftige Montagezellen
Das bewährte CERAFLEX-Konzept mit seinem standardisierten, kräfteseitig anpassbaren Pressprozess nutzt Cerasus mittlerweile als flexible Basis zur effizienten Erstellung weiterer schlüsselfertiger Lösungen. " Unser Solution Kit für Pressen und Messen ist mit allem ausgestattet, was für das Zusammenfügen mit Distanz- und Presskraft-Überwachung notwendig ist ", sagt Bösch. " Weitere Prozessschritte wie die Beschriftung, Ausgabe oder Prüfung der Bauteile lassen sich einfach integrieren. Die Bediensoftware ist sehr intuitiv und gestattet eine einfache und schnelle Inbetriebnahme. Darüber hinaus bietet uns die Automatisierungsplattform ctrlX AUTOMATION eine hohe Integrations- und Zukunftsfähigkeit. "
Rückblickend äussert sich Bösch sehr zufrieden über das Smart Function Kit und die Steuerungsplattform ctrlX CORE von Bosch Rexroth: "Hard- und Software-Lösungen erfüllen die versprochenen Leistungsmerkmale. Der lokale Support in der Schweiz und die Programmierunterstützung aus Deutschland haben gut funktioniert, alles wurde pünktlich geliefert. Mit dem Smart Function Kit und ctrlX AUTOMATION können wir besonders wirtschaftliche, zuverlässige und flexible Lösungen für unsere Kunden entwickeln."
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