Montagelinie für die USA

Montagelinie für die USA
Grossansicht Bild
18.06.2015 | Der Automobilmarkt ist hart umkämpft. Diverse Marken buhlen um die Gunst der Käufer. Entsprechend tief sind die Preise und nicht nur Hersteller, sondern auch Zulieferer stehen unter Kostendruck. Trotz allem wird in den USA viel in Handarbeit gefertigt – ungelernte Mitarbeiter sind dort günstig. Um fehlerlose Produkte zu garantieren, werden die einzelnen Fertigungsschritte überwacht.

Autos müssen zuverlässig sein – Komponenten dürfen auch 100'000 Kilometer und mehrere Jahre nach der Auslieferung nicht ausfallen. Andreas Stadler, Entwickler bei Rodotec, stand deshalb vor der Herausforderung, eine halbautomatische Montagelinie zu entwickeln, auf der ungelernte Arbeitskräfte die Hydraulikmodule für ein Auto fehlerlos herstellen können. Die Stückzahlen für das Auto im oberen Preissegment sind zu klein, um eine vollautomatische Produktionslinie auszulasten. Ungelernte Arbeitskräfte sind in den USA hingegen günstig.
 
Die Montagelinie ist 24 Meter lang und besteht aus 10 modularen Arbeitsplätzen, die je rund zwei Meter breit sind. Die 10 Module sind über eine Busleitung miteinander verbunden und können frei platziert werden, beispielsweise in einem grossen U. An jedem Modul arbeitet eine Person: Teile werden verschraubt, verpresst oder schlicht am richtigen Ort eingeworfen.
 
Montagelinie unterstützt Arbeiter
Hydraulische und Pneumatische Werkzeuge unterstützen die Arbeiterinnen und Arbeiter: Sie müssen nicht selber schrauben, sondern nur einen Hebel herunterziehen. Auf einem Schlitten fährt das Gehäuse der Hydraulikkomponente von einer Station zur nächsten, wobei Stopper den Schlitten am richtigen Ort blockieren und erst dann wieder freigeben, wenn der Arbeitsschritt richtig ausgeführt wurde. Wird beispielsweise eine Schraube eingedreht, wird zuerst der Schlitten am richtigen Ort pneumatisch fixiert. Dann muss der Mitarbeiter von Hand die Schraube ans Werkzeug führen, wo sie durch Unterdruck festgehalten wird. Nun kann er einen Hebel herunterziehen und die Schraube wird automatisch mit dem richtigen Drehmoment eingeschraubt.
 
Steuerung überwacht Arbeitsschritte
Die Steuerung der Anlage überwacht jeden einzelnen Schritt. Sie kontrolliert beispielsweise, ob eine Schraube beim Werkzeug eingesetzt wurde. Wird der Unterdruck, der die Schraube normalerweise hält, nicht erreicht, gibt die Steuerung den Hebel nicht frei, mit dem der Mitarbeiter den Arbeitsschritt ausführen kann.
An einer anderen Station, wo eine Feder eingeworfen wird, detektiert ein Sensor, ob die Feder durch das Führungsloch geworfen wurde. Erst dann kann der Mitarbeiter den Schlitten weiterziehen. Die Arbeitsschritte werden nicht protokolliert, die Überwachung garantiert aber, zusammen mit dem Schlusstest, dass die Module fehlerlos hergestellt werden. Montagmorgen-Modelle werden ausgeschlossen, ebenso die Fehler von unachtsamen Mitarbeitern.
 
Dezentrale Peripheriemodule
Der Kunde von Rodotec verlangte, dass an den einzelnen Modulen der Montagelinie keine Schaltschränke, sondern dezentrale Peripheriemodule in Schutzart IP 65/67 eingesetzt werden. Lediglich die Steuerung der gesamten Montagelinie ist in einem Schaltschrank untergebracht. Hier setzte Andreas Stadler eine Simatic S7 IM151-8 CPU ein. „Die Zykluszeit von 8 bis 10 Millisekunden reicht gut für die manuellen Arbeitsschritte. Und da wir keine komplexen Berechnungen ausführen, ist die CPU nur zu 20 % ausgelastet“, sagt Stadler. Projektiert und programmiert wurde die Steuerung mit dem TIA Portal V13.Das neue dezentrale Peripheriesystem ET 200AL hat sich aufgrund der Kompaktheit und der flexiblen Ausbau- und Montagemöglichkeit geradezu aufgedrängt. Die insgesamt 56 ET 200AL Module mit digitalen Ein- und Ausgängen werden über zwei Interface Module angeschlossen, die dann wiederum über Profinet mit der Steuerung verbunden sind. Die Verbindung zwischen den ET 200AL Modulen erfolgt über die bewährte Kommunikation des ET 200SP Rückwandbus in das Feld (IP67), mit allen Vorzügen wie schnelle Inbetriebnahme, durchgängige Diagnose und Möglichkeit zum Optionenhandling. Um Kosten zu sparen, setzt Stadler nicht in jedem Teilstück der Fertigungslinie ein Profinet Interfacemodul ein, sondern nutzt den internen Bus auch zwischen den Arbeitsplätzen. Dieser arbeitet bis zu einer Distanz von 10 Metern zwischen den einzelnen Modulen. „Man muss dabei aber beachten, dass 10 Meter rasch erreicht sind, auch wenn die Montagelinie recht kompakt ist. Es braucht ja noch Platz für Materiallager zwischen den Arbeitsstationen“, sagt Stadler. Und da an den beiden Anschlüssen eines Interfacemoduls bis zu 2x16 ET 200AL Module angebunden werden können, haben die beiden eingesetzten Interface Module gerade ausgereicht.
 
Amerikanisches Stromsystem
Eine Herausforderung waren die verschiedenen Stromsysteme in Europa und den USA: Die Anlage wurde in der Schweiz in Stans entwickelt und aufgebaut. Eingesetzt wird sie in den USA im dreiphasigen 480 V/60 Hz-System. Um mit allen Eingangsspannungen klar zu kommen, arbeitet Stadler mit einer Sitop Stromversorgung (PSU8200) mit Weitbereichseingang und einer Ausgangsleistung von 40 A bei 24 V. Die ganze Peripherie inklusive Steuerung und Beleuchtung wird mit 24 V gespeist.
 
Technik in Kürze
Die Steuerung Simatic S7 CPU IM151-8 überwacht die halbautomatische Fertigung. Die Peripherie ist über ET 200AL Module eingebunden (in Schutzart IP65/67). Eine Sitop PSU8200 versorgt die ganze Anlage mit Strom, inklusive Beleuchtung. Die Stromversorgung arbeitet sowohl mit dem europäischen (400 V/50 Hz) wie auch dem amerikanischen Stromsystem (480 V/60 Hz).

Bewertung Ø:
   
Meine Bewertung:

Fragen und Kommentare (0)