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(Bild: Turck)

Um einen manuellen Montageprozess eines Maschinenbauers zu vereinfachen wurde in Zusammenarbeit mit der SmartFactoryOWL ein pick-to-light-System von Turck implementiert.

Um einen manuellen Montageprozess eines Maschinenbauers zu vereinfachen wurde in Zusammenarbeit mit der SmartFactoryOWL ein pick-to-light-System von Turck implementiert. Turck

Industriebetriebe aus OWL kommen mit konkreten Fragestellungen auf uns zu. Wir entwickeln dann maßgeschneiderte Problemlösungen für diese Betriebe, indem wir etwa die Arbeitsprozesse und Arbeitsplätze neu gestalten“, erklärt Prof. Dr.-Ing. Sven Hinrichsen von der SmartFactoryOWL das Angebot an die Unternehmen. Das Maschinenbauunternehmen Brandt Kantentechnik aus Lemgo wollte beispielsweise einen komplexen, variantenreichen manuellen Montageprozess optimieren. Schnell war klar, dass neben Arbeitsgestaltungsmaßnahmen auch Assistenzsystemtechnologien zum Einsatz kommen mussten.

Intelligente Fabriken aus NRW

Die SmartFactoryOWL in Lemgo unterstützt als Demonstrationsplattform für intelligente Automatisierung kleinere und mittelständische Unternehmen (KMU) auf dem Weg zur digitalisierten Produktion. Die von der Hochschule Ostwestfalen-Lippe gemeinsam mit der Fraunhofer Gesellschaft im April 2016 ­gegründete Modellfabrik versammelt auf ca. 2 000 m² Lösungen, die Produktions­prozesse smarter machen sollen. Ein Team aus Professoren, Beschäftigten und Studierenden will industrielle Herausforderungen und akademisches Know-how besser vernetzen, um so Produktionsprozesse durch kluge Planung und Technologie zu optimieren. Als Partner der SmartFactoryOWL ist Turck mit einem Pick-to-light-System vertreten. Aufgrund einer durchgehenden Kommunikation auf Ethernetbasis ist es offen für eine Anbindung an übergeordnete Systeme. Ein solches System soll manuellen Montageprozessen den Weg zur Produktion in einer Industrie 4.0 ­erleichtern.

Prozesse von KMUs optimieren

Der wissenschaftliche Mitarbeiter David Brown schlug daher vor, den Prozess mit einer Pick-to-light-Lösung auszustatten. „Das System, das wir einsetzen wollten, sollte möglichst flexibel sein und eine große Auswahl an Sensorleuchten bieten. Gerade bei den kleinen C-Teile-Behältern war uns eine lichtgesteuerte Leitung des Werkers wichtig, da diese Teile sehr ähnlich sind“, nennt Brown entscheidende Kriterien zur Auswahl des Pick-to-light-Systems. Zudem suchten die Entwickler ein System, das sie ohne großen Programmieraufwand anpassen können. Außerdem sollte das System vernetzbar sein, also eine Ethernet-Schnittstelle besitzen, um es an SAP oder andere übergelagerte Ebenen anzubinden. Nach Abwägen dieser Kriterien fiel die Wahl auf das Produkt von Turck und dessen Opto-Sensorik-Partner Banner Engineering. Neben den Pick-to-light-Komponenten war es wichtig, dass Turck auch weitere Komponenten liefern konnte, darunter die Verbindungs- und I/O-Technik inklusive Steuerung sowie die visuelle Unterstützung des Werkers über ein Bedienpanel.

Auf einem Gateway mit PLC ist die Pick-to-light-Applikation mit Codesys 3 programmiert. Dessen Target-Visu zeigt dem Werker die einzelnen Montageprozesses an.

Auf einem Gateway mit PLC ist die Pick-to-light-Applikation mit Codesys 3 programmiert. Dessen Target-Visu zeigt dem Werker die einzelnen Montageprozesses an. Turck

Block-I/O mit Codesys 3-Runtimesteuert den Prozess

Zu Beginn liest der Werker über den Vision-Sensor iVu einen 2D-Code ein. Das HMI TX513 zeigt daraufhin den Startbildschirm des Montageprozesses an. Als Steuerung fungiert hier ein Gateway für das IP67-I/O-System BL67 mit integrierter SPS-Runtime. Auf dem Gateway programmierte Turck die Pick-to-light-Applikation mit Codesys 3, dessen integriertes Target-Visu auch die einzelnen Montageschritte visualisiert. Das System ist so ausgelegt, dass die Anwender ohne Programmieraufwand selbst Produktkonfigurationen eingeben können.

IO-Link-Hubs übertragen bis zu 16 digitale Signale über eine 3-Draht-Leitung zur Steuerung.

IO-Link-Hubs übertragen bis zu 16 digitale Signale über eine 3-Draht-Leitung zur Steuerung.





Turck

Das BL67-System verfügt über IO-Link-Master-Module mit jeweils vier Master-Ports. Diese kommunizieren mit einem IO-Hub, der wiederum die Ein- und Ausgangssignale von je acht Sensorleuchten anbindet. Greift ein Werker in das signalisierte Fach, quittiert er die Entnahme durch Auslösen des integrierten kapazitiven Sensors. Daher hat jede Sensorleuchte ein Ein- und Ausgangssignal. Da die universellen Ports des IO-Hubs als Ein- und Ausgang verwendet werden können, entfällt das Zuweisen von Ein- oder Ausgangsfunktionen über die Steuerung. Ebenso bedarf es keiner Y-Splitter, um Ein- und Ausgangssignal auf Ports zu führen, was den Verkabelungsaufwand senkt.

Flache PVD-Leuchten sparen Platz

Drei Typen von Sensorleuchten setzen die Entwickler an dem Arbeitsplatz in der SmartFactoryOWL ein: K50-Leuchten mit Lichttastern zur Quittierung, kleine K30-Leuchten mit kapazitivem Sensor für die C-Teile-Behälter und flache PVD-Leuchten an den hohen Behältern, die nur wenig Platz zum darüber befindlichen Regalboden lassen. „Die Möglichkeit, auch flache Leuchten einzusetzen, war wichtig, da wir aus ergonomischen Gründen die maximale Greifhöhe von kleineren Beschäftigten einhalten mussten“, erläutert Brown.

Wenn wenig Platz ist, sind kleine Bauformen gefragt: K30-Leuchten integrieren auch C-Teile-Behälter.

Wenn wenig Platz ist, sind kleine Bauformen gefragt: K30-Leuchten integrieren auch C-Teile-Behälter. Turck

So funktioniert Pick-to-light

Pick-to-light-Systeme steuern und überwachen den Arbeitsablauf bei manuellen Kommissionierungs-, Bestückungs- oder Montageprozessen. Dazu zeigt das System über Leuchtsignale die Lagerbox an, aus der die jeweils nächste Komponente entnommen werden muss. Das System erkennt daraufhin die erfolgreiche Entnahme. Entweder automatisch über optische Sensoren, die die Hand des Werkers erfassen, oder durch manuelle Quittierung an Sensorleuchten. Anschließend zeigt die Technik an, welche Box der nächste Arbeits­schritt ist.

Montage-Probleme frühzeitig erkennen

Ein weiteres Projekt wird bereits umgesetzt: Beispielsweise lassen sich die Daten analysieren, die das System zur Verfügung stellt. „Wir entwickeln gerade ein Kennzahlen-Cockpit, das Werkern und Führungs­kräften in der Produktion Informationen in Echtzeit aufbereitet“, erläutert Tim Kleineberg, der ebenfalls im Industrial-Engineering-Team als wissen­schaftlicher Mitarbeiter tätig ist. Überschreitet beispielsweise die Streuung der Ausführungsdauer einzelner Montagevorgänge einen kritischen Wert, so deutet dies auf Schwierigkeiten beim Verbauen der Komponente hin. In der Folge kann der Produktionsleiter den entsprechende Mitarbeiter über das mögliche Problem informiert werden. Das automatische Bestellen der verbrauchten Bauteile über die Entnahme-Anzahl ist ebenso denkbar wie individualisierte Produkt­varianten, die das System direkt nach dem Bestellvorgang ‘on the fly‘ als Montage­sequenz und Auftrag abbildet.

Ein Werker quittiert die Entnahme durch Berühren der K30-Sensorleuchte.

Ein Werker quittiert die Entnahme durch Berühren der K30-Sensorleuchte. Turck

Für das Pick-to-light-Rack gibt es weitere Ausbauoptionen: Eine Idee ist, das Materialregal an den Arbeitsplatz über induktive I/O-Link-Koppler anzubinden. Die Geräte übertragen berührungslos bis zu 16 digitale Signale und 7 W Leistung. Damit ließe sich das Regal mit den Bauteilen vom Montageplatz trennen. Der Vorteil: Sollte die Varianten die Kapazität eines Regals überschreiten, könnten für unterschiedliche Produkte oder Variantengruppen zusätzliche Regale angedockt werden. Über den Application Specific Tag ,einen IO-Link Device Parameter, können Anwender beliebige Daten eintragen, um ein IO-Link Gerät eindeutig zu identifizieren. So kann die Steuerung überprüfen, ob das richtige Rack für die jeweilige Produkt­gruppe angebunden ist.

 

 

 

 

 

Jörg Wittkugel

ist Vertriebsspezialist bei Turck.

(ml)

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