Bosch Rexroth: Mechatronische Komponenten Servopressen für wirtschaftliche, flexible Sondermaschinen

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Zum automatisierten Montieren von Drosselelementen für die chemische Industrie entwickelt und realisiert der Schweizer Sondermaschinenbauer Cerasus GmbH eine flexible Roboterzelle. Dabei nutzt er die Vorteile einbaufertig konfigurierter Servopressen von Bosch Rexroth

Als Fritten bezeichnen Verfahrenstechniker kleine, zylindrische Drosselelemente aus Metall. In diese werden Hülsen eingepresst. So dienen sie als Durchflussbegrenzer für die Medizintechnik und die chemische Verfahrenstechnik. Zur Montage von Fritten hat der Schweizer Sondermaschinenbauer Cerasus GmbH, Steinen, eine Montagezelle konstruiert und verwirklicht. Sie besteht im Wesentlichen aus einem 6-Achs-Roboter von Fruitcore Robotics und einer Servopresse Smart Function Kit Pressing von Bosch Rexroth. Sie sorgt dafür, dass die ehemals manuelle, monotone Frittenmontage automatisiert abläuft. Dadurch arbeitet sie produktiver als eine manuelle Montage. Neben dem Einlegen, Pressen und Messen werden in der Montagezelle die gefertigten Drosseln automatisch auch kategorisiert. Der integrierte 6-Achs-Roboter legt die Drosseln nach dem Messen des Durchflusswiderstands in unterschiedliche Wannen. So werden automatisiert die Drosseln nach ihren Durchflussmengen sortiert, ungeeignete Varianten aussortiert.

Aufbau deutlich vereinfacht

Mit der einbaufertig vorkonfektionierten Servopresse von Bosch Rexroth ist es den Sondermaschinenbauern in Steinen gelungen, schnell und einfach die Montagezelle aufzubauen. Zudem konnten sie Messfunktionen in den Montageablauf integrieren. Profitiert haben sie von optimal aufeinander abgestimmten, vorkonfigurierten Einzelkomponenten und der bereits vorinstallierten Bediensoftware. Dafür haben sie das Gesamtsystem in Dialog mit Bosch Rexroth anwendungsspezifisch auslegen lassen. Wahlweise kann man die Servopressen Smart Function Kit aber mit der Onlinesoftware «eTools» selbst konfigurieren, auslegen und beim Hersteller beauftragen. Beide Optionen verkürzen die Engineeringzeiten. CAD-Daten und Dokumentation können anschliessend über den Online-Konfigurator heruntergeladen werden. Zu den Vorteilen sagt Gabriel Bösch, Geschäftsführer bei Cerasus: «Für unsere kundenspezifischen Lösungen schätzen wir den engagierten und kompetenten Engineering-Support von Bosch Rexroth. Das ist nicht selbstverständlich in der Branche und macht für uns den Unterschied.»

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Präzise, reproduzierbare Prozesse

Im Vergleich zur manuellen Frittenmontage arbeitet die modulare Servopresse von Bosch Rexroth deutlich genauer. Zudem ist der Fügeprozess stabiler. Dazu erklärt Gabriel Bösch: «Der Einpressvorgang erfordert exakte Werte für Bewegung und Kraft. Dank der integrierten Funktion zur Qualitätsüberwachung mit Kraft-Weg-Messung können wir den Prozess analysieren und kontinuierlich verbessern.» Zu grosse Toleranzen werden bereits durch die aufzuwendende Startkraft erkennbar. Fehlerhafte Bauteile werden so rechtzeitig erkannt und Werkzeugbeschädigungen vermieden.

Produktiv, zuverlässig und flexibel

Die von Cerasus verwirklichte Montagezelle Ceraflex kann bis zu zehn Stunden autonom und dreischichtig rund um die Uhr arbeiten. Mit etwa 1 min Taktzeit bewältigen Roboter und Servopresse die bisherige Jahresproduktion nun in sehr kurzer Zeit. Angesichts dieser Produktivität integrierte der Sondermaschinenbauer eine zweite Funktion in die Montagezelle. Dafür nutzt er eine weitere Servopresse: Smart Function Kit mit 12 kN Nennkraft und grösserem elektromechanischem Zylinder. Diese verfügt über eine integrierte Längenmessung. Die dafür nötige Distanzmessung erfolgt mithilfe der Kraft-Weg-Aufzeichnung unter Einberechnung der Pressenhöhe.

Die übrige Ausstattung der Montagezelle bleibt unverändert. Deshalb lässt sie sich in wenigen Stunden umrüsten. «Diese Zwei-in-Eins-Lösung kommt bei unserem Kunden gut an, da sie Platz für eine separate Maschine spart und die Fertigung flexibler wird», fasst Gabriel Bösch zusammen.

Offene Steuerungsplattform

Ihren hohen Automationsgrad und die Produktivität erreicht die Montagezelle mit Roboter zum einen mit der von Cerasus entwickelten Steuerungssoftware, zum anderen der Kombination aus der flexiblen Servopresse und der offenen Steuerungsplattform «ctrlX Core» von Bosch Rexroth. Dazu sagt Gabriel Bösch: «Die Steuerungsplattform 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.»

Prozess und Komponenten steuern

Für die Roboterzelle programmierte Cerasus eine modulare Software einschliesslich HMI-Oberfläche. Die komplette Montageanlage wird über die Steuerungsplattform «ctrlX Core» und passende I/O-Module «ctrlX I/O» gesteuert. Die in Codesys programmierte Software von Cerasus übernimmt das Zusammenspiel der einzelnen Komponenten. In der Maschinenübersicht ist über das «WebIQ»-HMI auch die plattformunabhängige Bediensoftware der Servopressen 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 Steuerungsplattform «ctrlX Core». Das Partnernetzwerk «ctrlX World» erweitert den Automatisierungsbaukasten «ctrlX Automation» um Hardware und neue Apps und verwirklicht so maximale Flexibilität.

Basis für künftige Automatisierung

Das bewährte Konzept seiner Montagezellen mit standardisierten, auf unterschiedliche Kräfte anpassbaren Pressprozessen nutzt Cerasus inzwischen als flexible Basis zur effizienten Erstellung weiterer schlüsselfertiger Montagesysteme. «Unser Solution Kit für Pressen und Messen ist mit allem ausgestattet, was für das Zusammenfügen mit Distanz- und Presskraft-Überwachung notwendig ist», sagt Gabriel Bösch und ergänzt: «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.»

(kmu)

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